Brevet FR2702970A1 — publié le 19940930

La présente invention concerne les broyeurs dans lesquels la matière est broyée entre un cône et une cuve tronconique sans fond entourant le cône, les surfaces de travail du cane et de la cuve étant garnies d'un revêtement anti-usure, et dans lesquels le cône est monté directement sur un bâti tandis que la cuve est montée sur un châssis mobile par rapport au bâti et équipé de moyens aptes à communiquer à la cuve des vibrations ou oscillations circulaires et approximativement horizontales qui provoquent, successivement dans tous les plans radiaux, le rapprochement puis l'éloignement du cane et de la cuve. Les moyens utilisés pour faire vibrer ou osciller la cuve peuvent être des vibrateurs à balourd, des vibrateurs électro-magnétiques, etc... Dans leur principe, ces appareils sont connus depuis longtemps (brevet français nO 819 384), mais en pratique ils ont été peu utilisés. Dans les appareils connus de ce type, le cône est fixé rigidement sur son support. Or, les mouvements de rapprochement et d'éloignement du cône et de la cuve, qui provoquent l'écrasement de la matière à broyer, s'accompagnent, du fait des mouvements circulaires de la cuve, de déplacements relatifs parallèles aux plans tangentiels qui entraînent une usure rapide des surfaces de travail du cône et de la cuve. Par ailleurs, les appareils connus se prêtent mal à une conduite automatisée permettant d'obtenir des produits de granulométrie donnée. Le but de la présente invention est d'augmenter la durée de vie des surfaces de travail du cône et de la cuve et de permettre un meilleur contrôle de la marche du broyeur et une meilleure surveillance de son état. Le broyeur objet de la présente invention est caractérisé en ce que le cône est monté sur son support de façon à pouvoir tourner librement autour de son axe. Le broyeur de l'invention sera avantageusement équipé de moyens de mesure de la vitesse de rotation du cône autour de son axe, d'un système de réglage des paramètres fréquence et amplitude - des moyens de mise en vibrations de la cuve et d'un système de réglage de la position en hauteur du cône par rapport à la cuve. Connaissant la vitesse de rotation du cône, on peut connaître, pour un réglage donné du broyeur (largeur de la fente annulaire dans le plan de sortie des matières broyées), l'épaisseur de la couche de matières dans le plan de sortie des matières broyées et, si nécessaire, la modifier par réglage de la fréquence et/ou de l'amplitude des moyens de mise en vibrations de la cuve et/ou de la position en hauteur du cône, pour obtenir un produit broyé ayant la granulométrie voulue; ces moyens permettent d'automatiser la marche du broyeur.Par ailleurs, pour des réglages donnés de la fréquence et de l'amplitude des moyens de mise en vibrations de la cuve et de la largeur de la fente de sortie, les variations de la vitesse de rotation du cane permettent de détecter l'usure des surfaces de travail du cane et de la cuve. L'invention a également pour objet un procédé de réglage d'un broyeur du type défini ci-dessus consistant à mesurer la vitesse de rotation du cône autour de son axe, à déterminer I'épaisseur minimale de la couche de matières dans le plan de sortie des matières broyées à partir de la valeur mesurée de la vitesse de rotation du cône et de la largeur de la fente annulaire existant dans ce plan entre le cône et la cuve quand le broyeur est au repos, et à régler les paramètres des moyens de mise en vibrations de la cuve et/ou la position en hauteur du cône par rapport à la cuve pour maintenir l'épaisseur minimale de la couche de matières égale à une valeur de consigne. La description qui Suit se réfère au dessin qui l'accompagne et montre, à titre d'exemple non4imitatif, une forme de réalisation de l'invention. Sur ce dessin La figure 1 est une vue de dessus d'un broyeur à cane vibrant réalisé conformément à I'invention; et La figure 2 est une vue en coupe verticale, suivant A-A, du broyeur de la figure 1; Dans le broyeur des figures 1 et 2, le cône 10 est solidaire d'un bout d'arbre 12 qui est monté, par l'intermédiaire de deux roulements 14, sur un bâti 16; ce montage permet une libre rotation du cône autour de son axe. Le bâti 16 est monté sur un système élastique 30 réduisant la transmission au sol des efforts et des vibrations.Pour réduire l'amplitude des vibrations du bâti, celui-ci pourrait être équipé de moyens de mise en vibrations le soumettant à des efforts en opposition de phase avec ceux provenant de la cuve 18 pendant le broyage. Le bâti 16 pourrait être monté directement sur un massif correctement dimensionné. La cuve 18 est fixée sur un châssis 20 supporté par une série de tiges ou lames flexibles 22 dont les extrémités sont encastrées dans le châssis et le bâti; ces tiges ou lames ont une résistance au flambement assez élevée pour supporter l'ensemble cuve-châssis et sa charge, mais sont suffisamment flexibles pour autoriser les mouvements limités de cet ensemble dans toutes les directions horizontales. Des vibrateurs à balourd 24 sont montés sur le châssis 20. Ils sont entraînés en synchronisme de façon à provoquer des mouvements circulaires horizontaux de faible amplitude de l'ensemble châssis-cuve. Au cours de ces mouvements, la cuve se rapproche périodiquement du cône, dans chacun des plans radiaux, ce qui provoque l'écrasement de la matière entre la cuve et Ie cône. Au fur et à mesure que leur taille est réduite, les morceaux descendent dans l'espace entre cuve et cône et lorsqu'ils ont atteint une grosseur correspondant à la largeur de la fente de sortie, il s'échappent et tombent dans une trémie collectrice placée sous le broyeur, à travers un passage annulaire ménagé dans le bâti. Les mouvements de la cuve s'accompagnent d'une rotation du cône 10 autour de son axe sous l'action des efforts tangentiels exercés par la cuve, par l'intermédiaire de la matière à broyer. Cette rotation permet de réduire fortement l'usure des blindages du cône et de la cuve. Le broyeur est équipé d'un système 26 de réglage en hauteur du cône par rapport à la cuve 18, par exemple un système à vis et écrou. Ce système permet de régler la largeur de la fente annulaire existant entre le cône et la cuve dans le plan de sortie des matières broyées (bas du cône); lorsque le broyeur est au repos, cette fente a une largeur constante et égale à la différence des rayons du cône et de la cuve dans le plan de sortie. En cours de broyage, il se forme entre le cône et la cuve une couche de matière dont l'épaisseur minimale, définie par l'écart minimal entre cône et cuve dans le plan de sortie, est fonction du réglage initial de la position en hauteur du cône par rapport à la cuve et de I'amplitude et de la fréquence des vibrations. La granulométrie des produits broyés dépend de l'épaisseur minimale de la couche de matières et il est donc possible de contrôler la qualité des produits broyés en réglant la position en hauteur du cône, au moyen du système 26, et/ou l'amplitude ou la fréquence des vibrateurs. Un dispositif 28 de mesure de la vitesse de rotation du cône, tel qu'un capteur magnétique, permet de connaître en permanence cette grandeur et, connaissant la valeur de réglage de la largeur de la fente annulaire de sortie, d'en déduire l'épaisseur de la couche de matières; on peut alors automatiser la conduite du broyeur, pour obtenir des produits broyés ayant la granulométrie voulue, au moyen d'un automate ou d'un calculateur 32 qui reçoit les informations du capteur 28 et qui peut envoyer des instructions au système 26 pour modifier Ia position en hauteur du cône et aux vibrateurs 24 pour régler l'amplitude et la fréquence des vibrations. Comme expliqué plus haut, on peut aussi, en observant les variations de la vitesse de rotation du cône dans des conditions de marche données, détecter l'usure des surfaces de travail du cône et de la cuve. Il est bien entendu que les modifications qui peuvent être apportées aux formes de réalisation décrites, par l'emploi de moyens techniques équivalents et relatives, notamment, au montage rotatif du cône sur le bâti et aux moyens de mise en vibrations de la cuve entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Broyeur comportant un cône monté sur un bâti, une cuve sans fond entourant le cône et supportée par un châssis mobile par rapport au bâti, et des moyens aptes à communiquer à la cuve des vibrations ou oscillations circulaires et approximativement horizontales, caractérisé en ce que le cône (10) est monté sur le bâti (16) de façon à pouvoir tourner librement autour de son axe. 2. Broyeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mouvements de la cuve (18) sont engendrés par des vibrateurs (24) montés sur ledit châssis (20). 5. Broyeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est équipé de moyens de mesure de la vitesse de rotation du cône autour de son axe (28) et d'un système de réglage des paramètres (fréquence et amplitude) des moyens de mise en vibrations de la cuve et/ou d'un système de réglage de la position en hauteur du cône par rapport à la cuve. 4. Procédé de réglage d'un broyeur selon la revendication 3, consistant à mesurer la vitesse de rotation du cône autour de son axe, à déterminer l'épaisseur minimale de la couche de matières dans le plan de sortie des matières broyées à partir de la valeur mesurée de la vitesse de rotation du cône et de la largeur de la fente annulaire existant dans ce plan entre le cône et la cuve quand le broyeur est au repos, et à régler les paramètres (fréquence et/ou amplitude) des moyens de mise en vibrations de la cuve et/ou la position en hauteur du cône par rapport à la cuve pour maintenir l'épaisseur minimale de la couche de matières à une valeur de consigne. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on détermine l'usure des surfaces actives de la cuve et du cône à partir de la mesure de la vitesse de rotation du cône autour de son axe pour des réglages donnés de la fréquence et de l'amplitude des vibrations et de la largeur de la fente de sortie.