Brevet FR2687937A1 — publié le 19930903

La présente invention a pour objet un dispositif de broyage en particules d'une matière granuleuse, par exemple du type minéral ou végétal, de façon à obtenir un spectre dont la granulométrie s'étend à de très fines particules de taille micrométrique jusqu'à des particules de taille millimétrique. On connaît un dispositif de broyage qui utilise la force centrifuge pour projeter la matière granuleuse à broyer sur une surface cible à des vitesses élevées et qui comprend une enceinte fermée éventuellement sous vide afin d'éviter le freinage de la matière projetée par la résistance de l'air. Cette enceinte est munie à sa partie supérieure de moyens d'alimentation de la matière granuleuse et à sa partie inférieure de moyens d'extraction des particules broyées. A l'intérieur de cette enceinte débouche un arbre vertical entraîné en rotation par un moteur et sur lequel sont montés des moyens de projection de la matière granuleuse constitués par une roue distributrice dont le but est de mettre en vitesse ladite matière granuleuse à broyer. A cet effet, la roue distributrice comporte une chambre d'alimentation en son centre et des canaux d'éjection de la matière granuleuse qui débouchent à la périphérie de ladite roue. La matière granuleuse introduite par les moyens d'alimentation dans la chambre centrale de la roue est donc entraînée par l'effet centrifuge dans les canaux et projetée à la sortie de ceux-ci sur un ensemble de cibles placées tout autour de ladite roue, le long de la paroi latérale de l'enceinte. Les moyens d'extraction situés à la partie inférieure de l'enceinte récuperent toutes les particules formées par l'éclatement de la matière granuleuse ainsi projetée sur les cibles par les canaux de la roue. Mais, avec ce type de broyage, il est actuellement difficile de produire un spectre. dont la granulométrie s'étend à de très fines particules de taille micrométrique jusqu'à des particules de taille millimétrique. La raison essentielle réside dans le fait qu'à chaque passage de la matière granuleuse dans le dispositif de broyage, il est nécessaire de réaliser une opération de triage de granulométrie de façon à sélectionner d'une part les particules terminées et d'autre part celles devant subir la poursuite du traitement de broyage, augmentant ainsi le coût de production. La présente invention a pour but d'éliminer ces inconvénients en proposant un dispositif de broyage d'une matière granuleuse qui permet de transformer celleci en particules présentant, dans un même volume traité, différentes granulométries contenues dans une fourchette de tolérance allant du micromètre au millimètre. La présente invention a donc pour objet un dispositif de broyage en particules d'une matière granuleuse, par exemple du type minéral ou végétal, comprenant une enceinte à axe vertical munies de moyens d'alimentation de la matière granuleuse et de moyens d'extraction des particules broyées, ladite enceinte étant divisée en au moins deux compartiments superposés et séparés par un fond muni d'un orifice central pour le transfert des particules partiellement broyées dans le compartiment situé au-dessous, caractérisé en ce que les compartiments comportent des moyens de projection à vitesse variable de la matière granuleuse ou des particules partiellement broyées sur une cible et les compartiments situés au-dessus du compartiment inférieur compor tent des moyens de transfert des particules partiellement broyées, d'une part, dans le compartiment situé audessous, et d'autre part, dans des moyens réglables de prélèvement desdites particules partiellement broyées pour l'obtention de particules broyées dans lesdits compartiments et partiellement broyées dans au moins un compartiment, l'ensemble des particules recueillies présentant, pour un volume traité de matière granuleuse, un spectre granulométrique resserré ou allongé. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - les moyens de transfert sont formés par au moins une raclette, perpendiculaire à l'axe de l'enceinte, d'entraînement circulaire des particules partiellement broyées sur le fond du compartiment correspondant, - ladite raclette est montée à l'intérieur d'un anneau destiné à coopérer avec des moyens d'entraînement en rotation dudit anneau, - les moyens d'entraînement en rotation de l'anneau comprennent un pignon coopérant avec une denture ménagée à la périphérie extérieure dudit anneau, ledit pignon étant monté sur un axe vertical entraîné en rotation par un moteur à vitesse variable, - les moyens de transfert sont formés par deux raclettes montées en vis à vis à l'intérieur dudit anneau, - l'anneau repose sur le fond du compartiment correspondant par l'intermédiaire d'un chemin de roulement, - les moyens réglables de prélèvement des particules partiellement broyées dans chaque compartiment sont formés par une vis sans fin logée dans un alésage borgne, disposé perpendiculairement à l'axe de l'enceinte et ménagé dans le fond délimitant deux compartiments, ledit alésage communiquant avec le compartiment situé au dessus par une ouverture, - la vis sans fin est entraînée en rotation par un moteur à vitesse variable, - l'ouverture a la forme d'une fente parallèle à l'axe de la vis sans fin. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1, est une vue schématique partiellement en coupe dans un plan vertical du dispositif de broyage selon l'invention, - la Fig. 2 est une vue en coupe selon un plan vertical et à plus grande échelle d'un compartiment du dispositif de broyage de la Fig. 1, par exemple du compartiment supérieur, - la Fig. 3 est une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la Fig. 2. Sur la Fig. 1, on a représenté un dispositif de broyage centrifuge, pouvant être sous vide, comprenant un bâti 1 supportant une enceinte 2 à axe vertical fermée à sa partie supérieure par un couvercle 3 muni d'un conduit 4 d'introduction d'une matière granuleuse à l'intérieur de ladite enceinte. Cette matière granuleuse est par exemple du type végétal ou minéral ou tout autre matière pouvant être transformée en particules. L'enceinte 2 est traversée par un arbre 5, à axe vertical, guidé à son extrémité supérieure par un palier 6a supporté par le couvercle 3 et à son extrémité inférieure par exemple par un palier 6b supporté par le bâti 1. L'arbre 5 est entraîné en rotation autour de son axe de symétrie par un moteur 7 à vitesse variable porté par le bâti 1. L'enceinte 2 est divisée en plusieurs compartiments superposés A, B, C...N, par exemple au nombre de trois dans le mode de réalisation représenté à la Fig. 1, contenant chacun des moyens de projection de la matière granuleuse sur une surface cible associée, alimentés en cascade. Ces moyens de projection sont constitués par des roues distributrices 10 superposées et solidarisées de l'arbre 5 à l'aide de moyens classiques, par exemple des clavettes tangentielles 11 (Fig. 2), et sont maintenues à distance l'une de l'autre au moyen d'entretoises 12. L'ensemble des roues distributrices 10 est entraîné en rotation à la même vitesse angulaire par l'arbre 5 lui même entraîné par le moteur 7. Chaque roue distributrice 10 comporte, d'une part, une chambre centrale 13 d'alimentation placée dans l'axe de la roue et, d'autre part, au moins deux canaux 14 orientés selon une direction perpendiculaire à l'axe de ladite roue, communiquant avec ladite chambre 13 et débouchant vers l'extérieur par des orifices d'éjection 15. Les canaux 14 et les orifices d'éjection 15 peuvent être par exemple du type décrit respectivement dans les brevets FR-A-2 577 445 et FR-A-2 594 048. Dans le plan de chaque roue distributrice 10, chaque compartiment A, B, C...N, comporte une surface cible 16 disposée sur la paroi interne de l'enceinte 2 et sur toute la périphérie. Cette surface cible 16 peut être constituée par des plaques fixes ou orientables dont la surface d'impact est recouverte d'une matière résistant à l'usure et aux chocs. Les compartiments A, B, C. N, sont séparés par un fond 17 muni d'un orifice central 18 pour le transfert des particules partiellement broyées dans le compartiment situé au-dessous. Par ailleurs, les compartiments A, B, C,..., N-1, comportent également des moyens de transfert des particules partiellement broyées, d'une part, dans le compartiment situé au-dessous et, d'autre part dans des moyens réglables de prélèvement desdites particules partiellement broyées pour l'obtention à la base de l'enceinte 2 de particules broyées dans lesdits compartiments A, B, C...N, et partiellement broyées dans au moins un compartiment A ou B ou C...ou N-1. Comme représenté sur les Figs. 2 et 3, les moyens de transfert des compartiments A, B, C,..., N-l sont formés par deux raclettes 20 perpendiculaires à l'axe de l'enceinte 2 et d'entraînement circulaire des particules partiellement broyées sur le fond 17 du compartiment correspondant. Les raclettes montées en vis à vis sont maintenues fixes à l'intérieur d'un anneau 21 qui comporte à sa périphérie extérieure, une denture 21a. La denture 21a de l'anneau 21 du compartiment A coopère avec un pignon d'entraînement 22 qui traverse l'enceinte 2 par une ouverture 23 ménagée dans l'épaisseur de ladite enceinte. I1 en est de même pour l'anneau 21 du compartiment B, dont la denture 21a coopère avec un pignon d'entraînement 22 qui traverse l'enceinte 2 également par une ouverture 23. Les pignons d'entraînement 22 sont montés sur un arbre vertical 24 à l'aide de moyens classiques, par exemple des clavettes tangentielles, et sont maintenus à distance l'un de l'autre par des entretoises 25. L'arbre vertical 24 est guidé à son extrémité supérieure par un palier à billes 24a supporté par un couvercle 26a solidaire d'un carter 26 fixé à l'aide de moyens appropriés, non representés, sur l'enceinte 2 et à sa partie inférieure par une butée à billes 24b supportée par ledit carter 26. L'arbre vertical 24 est entraîné en rotation par un moteur 27 (Fig. 1) supporté par le carter 26. L'anneau 21 des compartiments A, B, C..., N1, repose sur le fond 17 du compartiment correspondant par l'intermédiaire d'un chemin de roulement 28. Cet anneau 21 est positionné axialement par rapport à l'axe de l'enceinte 2 à l'aide d'un centrage 29 formé dans l'épaisseur du fond 17 (Fig. 2). Les moyens réglables de prélèvement des particules partiellement broyées dans les compartiments A, B, C,..., N-l, sont formés par une vis sans fin 30 logée dans un alésage borgne 31 disposé perpendiculairement à l'axe de l'enceinte 2. L'alésage 31 est ménagé dans le fond 17 correspondant et communique avec le compartiment situé au-dessus, par une ouverture 32 ayant par exemple la forme d'une fente parallèle à l'axe de la vis sans fin 30. Chaque vis sans fin 30 est guidée à son extrémité libre par un palier à billes 33 et, son extrémité opposée est raccordée à un moteur 34 à vitesse variable. Chaque ouverture 32 fait communiquer le compartiment correspondant avec une trémie 35 de récupération des particules partiellement broyées dans ledit compartiment. Comme représenté à la Fig. 1, les trémies 35 sont reliées à un bac récupérateur 36 par une canalisation commune 37. Le compartiment inférieur N est également raccordé au bac récupérateur 36 par une trémie 38. Par ailleurs, dans chaque compartiment A, B, C,..., N-1, un déflecteur 40 est disposé à l'intérieur de l'enceinte 2, en dessous des cibles 16. Son profil favorise l'écoulement des particules vers les moyens de transfert. Un moyen d'étanchéité est interposé entre le déflecteur 40 et l'anneau 21. Ce moyen d'étanchéité est constitué par un joint circulaire 41 du type à lèvre, monté à demeure sur la face supérieure de l'anneau 21. La lèvre du joint 41 vient en contact avec la surface conique extérieure du déflecteur 40 et de part sa souplesse permet de s'affranchir des variations dimensionnelles tout en maintenant un contact suffisant pour assurer la fonction d'étanchéité à la poussière. La matière granuleuse à broyer est introduite dans l'enceinte 2 par le conduit d'alimentation 4 et tombe dans la roue distributrice 10 du compartiment A. Par cette roue distributrice, la matière granuleuse est mise en vitesse et éjectée par les orifices 15. A la sortie de cette roue distributrice 10, les grains composant la matière granuleuse ont acquis une vitesse pratiquement égale à la vitesse tangentielle de la roue et ont par conséquent une certaine inertie cinétique facile à évaluer. Ces grains de matière vont s'écraser sur la cible correspondante 16 et par ce fait subir une réduction de diamètre. Le diamètre moyen des particules issues de ce broyage est fonction du matériau, de sa raideur et de l'inertie cinétique emmagasinée par lesdites particules, donc de leur vitesse, ou encore de la vitesse périphérique de la roue correspondante. Les particules ainsi partiellement broyées tombent sur le fond 17 du compartiment A. Sous l'effet de la rotation des raclettes 20 entraînées par l'anneau 21 qui est lui même entraîné par le pignon 22 et le moteur 27, les particules sont ramenées, pour certaines, vers le centre par lesdites raclettes 20 et tombent par l'orifice 18 dans la roue distributrice 10 du compartiment B, tandis que les autres particules tombent dans la fente 32 et sont entraînées par la vis sans fin 30 en direction de la trémie 35. La vitesse de la vis sans fin 30 est réglable et déterminée par le moteur 34. Dans le compartiment B les particules partiellement broyées dans le compartiment A sont projetées par la roue distributrice 10 sur la cible 16 et subissent de ce fait un nouveau broyage. Ces particules tombent sur le fond 17 du compartiment B. Les raclettes 20 de ce compartiment B sont ramenées, pour certaines, vers le centre et tombent par l'orifice 18 dans la roue distributrice 10 du compartiment C tandis que les autres particules tombent dans la fente 32 et sont entraînées par la vis sans fin 30 en direction de la trémie correspondante 35. Les particules ainsi prélevées par les vis sans fin 30 dans les compartiments A et B sont acheminées par la canalisation 37 dans le bac récupérateur 36. Dans le compartiment inférieur N, les particules partiellement broyées dans les compartiments A, B, C,..., N-l, sont également projetées par la roue distributrice 10 sur la cible 16 et subissent encore un broyage. Les particules ainsi traitées dans les compartiments A, B, C,..., N, sont acheminées en direction du bac récupérateur 36 par la trémie 38. Ainsi, en fonction de la vitesse périphérique de la roue distributrice 10 du compartiment A et du spectre granulométrique que l'on désire obtenir, un certain pourcentage de particules correspondant aux plus grosses dudit spectre est prélevé du compartiment A en ajustant la vitesse de rotation de la vis sans fin correspondante 30. Les autres particules sont transférées dans la roue distributrice 10 du compartiment suivant où elles subissent un second broyage ce qui permet de réduire leur "diamètre" moyen. De manière identique au compartiment A, un certain pourcentage de particules est prélevé du compartiment B en ajustant la vitesse de rotation de la vis sans fin associée 30 et le reste des particules est transféré dans la roue distributrice du compartiment suivant et ainsi de suite. Le mélange de toutes les particules obtenues tombant dans le bac récupérateur 36 permet d'obtenir un spectre granulométrique donné ajusté en fonction de la vitesse de rotation des roues distributrices et des prélèvements effectués dans les différents compartiments. Le dispositif de broyage selon la présente invention permet d'obtenir directement, c'est à dire sans tamisage et classification des particules, puis mélange desdites particules dans des proportions données, un spectre resserré ou allongé dont la granulométrie s'étend à de très fines particules de taille micrométrique jusqu'à des particules de taille millimétrique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de broyage en particules d'une matière granuleuse, par exemple du type minéral ou végétal, comprenant une enceinte (2) à axe vertical muni de moyens d'alimentation (4) de la matière granuleuse et de moyens d'extraction (38) des particules broyées, ladite enceinte (2) étant divisée en au moins deux compartiments (A, B, C,...,N) superposés et séparés par un fond (17) muni d'un orifice central (18) pour le transfert des particules partiellement broyées dans le compartiment situé au-dessous, caractérisé en ce que les compartiments (A, B, C,.. .,N) comportent des moyens (10) de projection à vitesse variable de la matière granuleuse ou des particules partiellement broyées sur une cible (16) et les compartiments (A, B, C,...,N-1) comportent des moyens (20, 21) de transfert des particules partiellement broyées, d'une part, dans le compartiment situé au-dessous et, d'autre part, dans des moyens réglables (30, 31, 32) de prélèvement desdites particules partiellement broyées pour l'obtention de particules broyées dans lesdits compartiments et partiellement broyées dans au moins un compartiment, l'ensemble des particules recueillies présentant, pour un volume traité de matière granuleuse, un spectre granulométrique resserré ou allongé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de transfert sont formés par au moins une raclette (20), perpendiculaire à l'axe de 1 'enceinte (2), d'entralnement circulaire des particules partiellement broyées sur le fond (17) du compartiment correspondant. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite raclette (20) est montée à l'intérieur d'un anneau (21) destiné à coopérer avec des moyens (22, 24, 27) d'entraînement en rotation dudit anneau (21). 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement en rotation de l'anneau (21) comprennent un pignon (22) coopérant avec une denture (21a) ménagée à la périphérie extérieure dudit anneau (21), ledit pignon (22) étant monté sur un arbre vertical (24) entraîné en rotation par un moteur à vitesse variable (27). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens de transfert sont formés par deux raclettes (20) montées en vis à vis à l'intérieur dudit anneau (21). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'anneau (21) repose sur le fond (17) du compartiment correspondant par l'intermédiaire d'un chemin de roulement (28). 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens réglables de prélèvement des particules partiellement broyées dans les compartiments (A, B, C,...,N-1) sont formés par une vis sans fin (30) logée dans un alésage borgne (31) disposé perpendiculairement à l'axe de l'enceinte (2) et ménagé dans le fond (10) délimitant deux compartiments, ledit alésage (31) communiquant avec le compartiment situé audessus par une ouverture (32). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vis sans fin (30) est entraînée en rotation par un moteur à vitesse variable (34). 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'ouverture (32) a la forme d'une fente parallèle à la vis sans fin (30).