Brevet FR2679792A1 — publié le 19930205

La présente invention concerne les broyeurs à anneaux constitués par au moins un anneau à axe horizontal, au moins un rouleau placé à l'intérieur dudit anneau, de façon à pouvoir rouler sur la piste constituée par la face intérieure de l'anneau, et pressé élastiquement sur celle-ci, et des moyens pour introduire les matières à broyer entre le rouleau et l'anneau. Le brevet français n" 90.14004, au nom de la demanderesse, décrit un broyeur de ce type dans lequel l'anneau est fixé coaxialement à l'intérieur d'une virole cylindrique à distance d'au moins une extrémité de ladite virole, de façon à ménager un espace où débouche une goulotte d'alimentation, et qui comporte des moyens pour amener les matières à broyer sur la piste, pour les déplacer pas à pas d'un bord à l'autre de la piste et pour évacuer les matières broyées constitués par une série de pales axialement espacées l'une de l'autre, dont les plans font un angle avec un plan perpendiculaire à l'axe de l'anneau et qui sont disposées de façon à pénétrer dans la couche de matières retenue sur la piste par la force centrifuge lorsque l'anneau est en rotation. Cet appareil n'est pas adapté au broyage de matières à granulométrie hétérogène contenant des morceaux relativement gros car la présence de ces gros morceaux, qui doivent être écrasés par le rouleau dans la couche des matières à broyer, diminue l'efficacité du broyage; de plus, ces gros morceaux risquent de se coincer entre les pales du dispositif d'avance des matières et les détériorer. Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient en perfectionnant le broyeur du brevet n" 90.14004 de telle sorte qu'il ait une plus grande efficacité pour le broyage des matières à granulométrie hétérogène. Conformément à une première caractéristique de l'invention, le diamètre du rouleau et/ou de la piste de broyage varient progressivement ou par degrés d'une extrémité à l'autre du rouleau et/ou d'un bord à l'autre de la piste, respectivement, de telle sorte que l'écartement entre le rouleau et la piste décroisse progressivement ou par degrés de l'entrée vers la sortie de la zone de broyage. On pourra, par exemple, utiliser une piste cylindrique et un rouleau formé de deux parties ou plus de diamètres différents ou un rouleau tronconique, l'extrémité de petit diamètre du rouleau étant tournée vers l'entrée du broyeur.On pourra aussi utiliser une piste à plusieurs diamètres ou tronconique coopérant avec un rouleau cylindrique, tronconique ou étagé.Une disposition particulièrement avantageuse consiste à réaliser la piste et le rouleau de telle sorte que le rapport des diamètres de la piste et du rouleau soit le même dans toutes les sections afin qu'il ne se produise pas de glissement relatif entre les surfaces conjuguées. La piste et le rouleau auront une forme tronconique ou comporteront plusieurs portions cylindriques avec la portion de plus grand diamètre tournée vers l'entrée du broyeur. Cette caractéristique combinée avec l'usage du dispositif d'avance pas à pas des matières permet de réaliser un broyage systématique dans des conditions optimales des produits à granulométrie hétérogène. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'avance pas à pas des matières est constitué par un racleur s'étendant parallèlement à l'axe de la virole et pénétrant dans la couche des matières retenues sur la virole et sur la piste de broyage par la force centrifuge pour l'en détacher, et par des plaques déflectrices disposées sous le racleur et orientées de façon à intercepter les matières détachées par le racleur et à les dévier vers la sortie du broyeur. Chaque plaque déflectrice est montée de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe, de préférence vertical, et est inclinée, par exemple de 45 , soit de façon à dévier les matières vers l'axe de la virole, soit au contraire de façon à ramener les matières vers la virole.Des moyens de commande permettent de modifier l'orientation des plaques déflectrices pour régler la vitesse d'avance des matières dans le broyeur, notamment sur la piste de broyage. Ce dispositif d'avance pas à pas des matières est beaucoup plus robuste que celui équipant le broyeur faisant l'objet du brevet français n" 90.14004 et n'a pas les inconvénients de ce dernier. En outre, il permet, en faisant tomber les matières en pluie de la virole sur les plaques déflectrices, de permettre l'extraction pneumatique des fines particules et le séchage des matières au moyen d'un courant d'air, éventuellement chaud, circulant à l'intérieur de la virole. D ' autres caractéristiques de 1' invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, plusieurs formes de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure 1 est une représentation schématique, en coupe verticale, d'un broyeur réalisé conformément à l'invention; La figure 2 est une vue schématique, en plan, montrant l'orientation des plaques déflectrices; La figure 3 est une vue suivant F du broyeur de la figure 1; La figure 4 est une coupe suivant 4-4 du broyeur de la figure 1; et Les figures 5 à 7 sont des vues en coupe verticale illustrant des variantes. Le broyeur représenté sur les dessins est constitué par un tambour 10, à axe horizontal, qui est supporté par deux patins 12 permettant sa rotation autour de son axe; ces patins pourraient être remplacés par un coussinet ou des galets. Le tambour est entraîné en rotation par des moyens classiques, non représentés, par exemple par un groupe moto-réducteur dont l'arbre de sortie porte un pignon en prise avec une couronne dentée fixée sur la virole. Le tambour est constitué par une virole revêtue intérieurement de plaques d'usure qui, dans la partie centrale, forment une piste de broyage annulaire 14. L'intérieur du tambour est ainsi divisé en une zone d'alimentation 11, une zone de broyage 13 et une zone d'évacuation 15. Un rouleau 16 est monté à l'intérieur de la virole de façon à rouler sur la piste 14 lorsque le tambour 10 est entraîné en rotation. Ce rouleau est monté fou sur un arbre dont les extrémités sont guidées par des glissières verticales ou par des leviers et sont soumises à l'action de ressorts ou de vérins hydropneumatiques permettant de presser le rouleau sur la piste de broyage avec une force prédéterminée et réglable. Ce montage classique n'est pas représenté sur les dessins pour ne pas les obscurcir. On pourrait utiliser plusieurs rouleaux disposés à l'intérieur de l'angle d'appui a du tambour délimité par les patins 12. Dans le cas où le tambour est supporté par un coussinet, cet angle est celui de la portée du coussinet. A son extrémité tournée vers l'entrée du broyeur, le rouleau 16 comporte une partie de diamètre réduit 17 qui permet d'écraser les gros morceaux se trouvant dans les matières à broyer avant qu'elles n'atteignent la couche des matières à broyer sur laquelle roule la partie principale du rouleau et, par conséquent, d'améliorer l'homogénéité de cette couche et l'efficacité du broyage. Dans le même esprit, on pourra, dans le cas de matières à granulométrie très hétérogène, réaliser un broyage systématique en utilisant un rouleau étagé formé de plusieurs portions de diamètres croissants de l'entrée vers la sortie ou, à la limite, un rouleau tronconique dont le petit diamètre se trouverait côté entrée et le grand diamètre côté sortie. Le même résultat pourrait être atteint en utilisant un rouleau cylindrique et une piste de broyage étagée ou tronconique avec son plus grand diamètre côté entrée et son petit diamètre côté sortie.En utilisant ensemble une piste et un rouleau étagés ou tronconiques, présentant dans chaque section droite, perpendiculaire à l'axe du broyeur, un rapport constant entre les diamètres de la piste et du rouleau, l'écrasement des gros morceaux et de la couche à broyer s'effectue sans cisaillement ni glissement relatif qui sont des facteurs d'usure des surfaces de travail de la piste et du rouleau. Les figures 5 à 7 montrent trois exemples d'application de ce principe.Sur la figure 5 la piste 14a et le rouleau 16a comportent chacun deux portions de diamètres différents, la portion côté entrée du broyeur ayant le plus grand diamètre et une étendue axiale nettement inférieure à l'autre portion; dans la forme de réalisation de la figure 6, la piste 14b et le rouleau 16b comportent chacun une portion tronconique, côté entrée du broyeur, et une portion cylindrique de plus grande étendue axiale; et la figure 7 montre une autre forme de réalisation dans laquelle la piste 14c et le rouleau 16c sont tronconiques, leur plus grand diamètre se trouvant du côté de l'entrée du broyeur. Sur ces figures, la flèche E indique le sens de progression des matières. Il faut noter que ce broyage systématique n'est possible que grâce au dispositif d'avance pas à pas qui assure une avance progressive dans la direction axiale des matières sur la piste. En fonctionnement, le tambour est entraîné en rotation, dans le sens de la flèche R, à une vitesse telle que toute la matière est centrifugée et plaquée sur la surface intérieure du tambour, sur toute sa périphérie. Un dispositif destiné à assurer l'avance de la matière, d'une extrémité à l'autre du tambour, est disposé dans la moitié supérieure du tambour, sur la partie descendante de la trajectoire circulaire des matières. Ce dispositif est constitué par un racleur fixe 18 s'étendant sur toute la longueur du tambour et maintenu au contact ou à proximité de sa surface intérieure, et des plaques déflectrices 20 disposées côte à côte, sous le racleur, de façon à intercepter le flot des matières détachées du tambour par ce dernier. Chacune des plaques déflectrices est montée sur un support 22 de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe vertical 24, et un moteur 26, tel qu'un vérin, auquel la plaque est reliée par une bielle 28 permet de commander sa rotation autour de cet axe. Ces plaques sont inclinées d'environ 45" et sont disposées soit comme représenté sur la figure 3 pour dévier les matières détachées par le racleur vers l'axe du tambour, soit comme représenté sur la figure 4 pour ramener les matières vers la virole. Dans la forme de réalisation représentée sur le dessin, le dispositif comporte trois plaques déflectrices : une plaque 20a disposée dans la partie amont du tambour qui constitue la zone d'alimentation 11, une plaque 20b disposée dans la partie centrale qui constitue la zone de broyage 13, et une plaque 20c dans la partie aval qui constitue la zone d'évacuation des matières broyées 15. Les plaques 20a et 20b sont disposées de façon à renvoyer les matières détachées par le racleur vers la virole; la plaque 20c est disposée de façon à dévier les matières vers l'axe du tambour. Le nombre et la disposition des plaques déflectrices pourraient être différents suivant les dimensions du broyeur et les résultats recherchés. La figure 2 montre l'orientation des plaques déflectrices. Les matières détachées du tambour par le racleur 18 tombent sur les plaques et glissent sur celles-ci, le long des lignes de plus grande pente, dans la direction des flèches P. Les matières avancent donc à chaque tour du tambour dans une direction parallèle à son axe et sur une distance qui est une fraction de la largeur ( étendue axiale ) de la piste et qui dépend de l'orientation des plaques déflectrices et est réglable à volonté. Les matières sont ainsi amenées pas à pas du point d'introduction dans la zone d'alimentation jusque sur le piste de broyage, puis déplacées sur la piste de broyage et enfin évacuées à la vitesse voulue. L'orientation des plaques 20a, 20b et 20c étant réglable individuellement, il est possible d'adopter des vitesses d'avance différentes dans les trois zones du broyeur. Dans la zone de broyage, l'avance à chaque tour du tambour représente une fraction de la largeur de la piste, de sorte que les matières subissent plusieurs broyages avant d'être évacuées. Le réglage de l'orientation des plaques déflectrices peut être télécommandé et effectué pendant la marche du broyeur. REVENDICATIONS 1. Broyeur constitué par un tambour à axe horizontal à l'intérieur duquel est aménagée une piste de broyage circulaire,et au moins un rouleau placé à l'intérieur dudit tambour de façon à pouvoir rouler sur ladite piste et pressé élastiquement sur celle-ci, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déplacer la matière à broyer pas à pas d'un bord à l'autre de la piste, de telle sorte que les matières subissent plusieurs broyages avant d'ètre évacuées, et en ce que le rouleau (16) et/ou la piste de broyage (14) ont un diamètre qui varie progressivement ou par degrés d'une extrémité à l'autre du rouleau et/ou d'un bord à l'autre de la piste, respectivement, de telle sorte que l'écartement entre le rouleau et la piste décroisse progressivement ou par degrés de l'entrée vers la sortie de la zone de broyage (13). 2.Broyeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport des diamètres de la piste et du rouleau, dans la même section droite, reste constant sur toute la longueur axiale de la piste et du rouleau. 3. Broyeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'avance pas à pas de la matière sont constitués par un racleur (18) s'étendant parallèlement à l'axe du tambour (10) et pénétrant dans la couche de matière retenue sur la surface intérieure du tambour par la force centrifuge pour l'en détacher, et par des plaques déflectrices (20a, 20b, 20c) disposées sous le racleur de façon à intercepter les matières détachées par le racleur et orientées de façon à les dévier vers la sortie du broyeur, et à les déplacer parallèlement à l'axe du broyeur sur une distance égale à une fraction de l'étendue axiale de la piste 4. Broyeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque plaque déflectrice est montée de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe (24), de préférence vertical, et est inclinée de façon à dévier les matières soit vers l'axe, soit vers la paroi du tambour (10). 5. Broyeur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (24, 28) pour commander la rotation des plaques déflectrices et modifier leur orientation et, par conséquent, la vitesse d'avance axiale des matières.