Brevet FR2705909A1 — publié le 19941209

L'invention concerne un procédé et un dispositif de broyage par vibration. Il est connu d'utiliser, pour le broyage en très fines particules de matériaux divers, des broyeurs à enceinte rotative dans laquelle a été introduit le matériau grossièrement concassé et des boulets métalliques qui, en roulant sur la paroi interne de ladite enceinte, assure le broyage de plus en plus fin des morceaux de matériau concassé. Un tel moyen est généralement connu dans l'industrie sous le nom de broyeur à boulets. Avec ce moyen, on obtient une grande dispersion de la granulométrie finale et il est impossible d'obtenir une production continue. Il est connu aussi d'utiliser des matériels de broyage dits "microniseurs" utilisant le principe de la circulation dans un circuit d'air du produit à pulvériser qui est ainsi progressivement fragmenté à la périphérie des rotors sous l'effet du choc des pales, des reliefs ménagés sur le chemisage et de l'auto broyage par chocs des particules entre elles. Toutefois, avec un tel dispositif, il est nécessaire de recycler les particules insuffisamment broyées par réintroduction dans le circuit de broyage, pour homogénéiser la granulométrie du produit final ; il en découle des temps de broyage et une consommation d'énergie importante et il en résulte une érosion rapide des arbres du rotor, particulièrement sensible avec les matériaux très durs. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Cette invention, telle qu'elle se caractérise, résout le problème consistant à définir un procédé et à créer un broyeur ne faisant appel qu'à des vibrations pour obtenir en continu le fractionnement progressif et rapide, par écrasement des matériaux concassés, même les plus durs, avec lequel, d'une part une granulométrie satisfaisante puisse être directement et rapidement obtenue par voie sèche ou humide et, d'autre part, une alimentation en fragments pouvant atteindre 25 mm puisse être envisagée, sans que cela entraîne des bourrages ni un accroissement excessif du temps de broyage, ceci pour une consommation en énergie assez faible. Le procédé de broyage, consistant à introduire dans au moins une enceinte cylindrique, renfermant des corps broyants, des fragments du matériau à broyer, puis à communiquer à ladite enceinte un mouvement entraînant un déplacement relatif desdits corps broyants assurant le fractionnement progressif des fragments du matériau initialement introduit, selon l'invention, se caractérise en ce que le mouvement communiqué à l'enceinte de broyage est un mouvement vibrant vertical circulaire, qui provoque, outre la projection vers le haut et la rotation sur euxmêmes des corps broyants, un déplacement progressif des fragments sur la paroi de l'enceinte, de l'entrée vers la sortie de celle-ci. La au moins une enceinte vibrante est disposée horizontalement. Les fragments du matériau à concasser sont introduits, par gravité, à l'entrée du cylindre en passant par un orifice débouchant à la partie supérieure de l'enceinte vibrante, alors qu'ils s'échappent aussi par gravité, par un autre orifice situé à la partie inférieure de ladite enceinte dans une position diamétralement opposée à celle de l'orifice d'entrée. Selon une définition préférentielle du procédé selon l'invention, plusieurs enceintes cylindriques sont superposées et disposées tête-bêche, de façon que les particules qui s'échappent de l'enceinte située sur le dessus s'écoulent par gravité dans l'enceinte située juste en dessous, en passant par l'orifice d'entrée de celle-ci, et ainsi de suite, jusqu'à leur évacuation finale par l'orifice de sortie de l'enceinte vibrante la plus basse. Préférentiellement aussi, la longueur des corps broyants est un peu inférieure à la longueur intérieure de chaque enceinte, afin de limiter leur déplacement dans le sens longitudinal. Le broyeur vibrant, mettant en oeuvre le procédé exposé cidessus, se caractérise en ce que la au moins une enceinte de broyage vibrante est constituée d'un cylindre fermé, à chacune de ses extrémités, par une plaque circulaire comportant un orifice périphérique dans lequel débouche un conduit coudé, destiné, selon la position de ladite plaque, à être utilisé comme conduit d'entrée ou de sortie du matériau à broyer ; en ce que le mouvement vibrant vertical circulaire est communiqué à la au moins une enceinte de broyage par au moins un vibrateur rotatif à balourd excentré fixé contre la au moins une enceinte de broyage, de façon que ledit balourd excentré soit situé dans un plan vertical (XX) perpendiculaire au plan de symétrie longitudinal et vertical (W) de la au moins une enceinte de broyage ; en ce que la au moins une enceinte de broyage est reliée à un bâti support par l'intermédiaire de traverses, fixées à l'avant et à l'arrière, solidaires de la au moins une enceinte de broyage et reposant par leur extrémité sur des ressorts à boudins verticaux prenant appui sur la partie supérieure du bâti support ; en ce que le débattement longitudinal de la au moins une enceinte de broyage est limité par des butoirs avant et arrière solidaires du bâti et en ce que les corps broyants sont constitués de barres cylindriques. La masse excentrée du vibrateur est entraînée en rotation par un moteur à vitesse variable, utilisé, de préférence, dans la plage 900 à 1 200 t/mn. Préférentiellement, le dispositif est équipé de deux vibrateurs montés en opposition de chaque côté de la au moins une enceinte de broyage. Les avantages obtenus, grâce à cette invention, consistent essentiellement en ceci que le broyage s'effectue sans interruption, sans qu'il soit nécessaire d'intervenir à l'intérieur de l'enceinte, en obtenant une finesse de grains inférieure à 5 microns, avec des débits de 50 Kg/heure à 4 tonnes/heure selon la taille des fragments de matériaux initiaux, ceci pour une puissance de 3,2 à 15 KW. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'un broyeur vibrant à barres à deux cylindres et à deux vibrateurs, réalisé selon l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une vue de face du broyeur, - la figure 2 représente une vue de côté du broyeur, - la figure 3 représente une vue de dessus du broyeur, - la figure 4 représente un cylindre en coupe transversale, selon (XX) indiqué sur la figure 3. Les figures représentent un broyeur vibrant à barres à deux cylindres superposés, comportant deux cylindres superposés 10, 20, renfermant des barres 3, fermés par des plaques 11, 1 2 21, 22, solidarisées par une entretoise verticale 40 reliée à chacun des cylindres par des brides 41, de part et d'autre de laquelle sont fixés symétriquement les deux vibrateurs 50 à boulons de fixation 51 communs, et sur l'avant et à la partie supérieure de laquelle sont situées les traverses avant 42 et arrière 43, reposant sur des ressorts 6 disposés verticalement dans le prolongement des montants 71 d'un bâti support 70 comportant, à sa partie supérieure, des butoirs 72 ; les deux cylindres 10, 20 étant mis en communication avec l'extérieur respectivement par un conduit d'alimentation 1 3 et un conduit d'évacuation 23 et, entre eux, par un manchon 8 mettant en communication le conduit d'évacuation 1 4 du cylindre supérieur 10 avec le conduit d'alimentation 24 du cylindre inférieur 20. En examinant maintenant plus en détail l'ensemble des figures, on remarque que les fragments de matériaux à broyer sont introduits par le conduit 1 3, par lequel ils s'écoulent par gravité à l'intérieur du cylindre 70 relié au cylindre 20 par l'entretoise 40 et les brides 41. Les deux cylindres 10 et 20 étant mis en communication par l'intermédiaire des conduits 1 4 et 24 et du manchon 8, les fragments progressivement broyés par les barres 3 au cours de leur progression à l'intérieur du cylindre 10 s'échappent par le conduit 14 pour s'écouler par le manchon 8 et le conduit 24 à l'intérieur du cylindre inférieur 20 ou leur broyage par les barres 3, situées à l'intérieur de ce cylindre 20, se poursuit jusqu'à la sortie vers l'extérieur par le conduit 23. On comprend que la finesse du fractionnement sera fonction de la longueur des cylindres utilisés , du nombre de ceux-ci et du diamètre des barres introduites dans chaque cylindre, ainsi que de la fréquence et de l'amplitude des vibrations transmises aux deux cylindres 10, 20 par les deux vibrateurs 50 montés en opposition symétriquement par rapport à l'entretoise 40. Revendications 1 Procédé de broyage consistant à introduire dans au moins une enceinte cylindrique, renfermant des corps broyants, des fragments du matériau à broyer, puis à communiquer à ladite enceinte un mouvement entraînant un déplacement relatif desdits corps broyants assurant le fractionnement progressif des fragments du matériau initialement introduits, caractérisé en ce que le mouvement communiqué à l'enceinte de broyage est un mouvement vibrant vertical circulaire, qui provoque, outre la projection vers le haut et la rotation sur eux-mêmes des corps broyants, un déplacement progressif des fragments sur la paroi de la au moins une enceinte, d'une extrémité à l'autre de celle-ci. 2. Procédé de broyage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la au moins une enceinte vibrante est disposée horizontalement. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fragments du matériau à concasser sont introduits par gravité, par un orifice situé dans le plan médian longitudinal de l'enceinte vibrante, à l'une des extrémités et à la partie supérieure de celle-ci, alors qu'ils s'échappent par gravité par un autre orifice situé à l'autre extrémité et à la partie inférieure de ladite enceinte, selon une orientation diamétralement opposée par rapport à l'orifice d'introduction. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser plusieurs enceintes cylindriques vibrantes superposées, disposées tête-bêche, de façon que les particules s'échappant de l'enceinte située la plus haute s'écoulent par gravité dans l'orifice d'entrée de l'enceinte située juste endessous, et ainsi de suite, jusqu'à leur évacuation par l'orifice de sortie de l'enceinte circulaire vibrante la plus basse. 5. Procédé selon ta revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser des corps broyants de longueur un peu inférieure à la longueur intérieure de la au moins une enceinte vibrante, afin de limiter leur déplacement dans le sens longitudinal. 6. Broyeur vibrant mettant en oeuvre le procédé selon les revendications 1 à 5 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que la au moins une enceinte de broyage vibrante est constituée d'au moins un cylindre (10, 20) fermé, à chacune de ses extrémités, par une plaque (1 1, 1 2 - 21, 22) comportant un orifice périphérique sur lequel est adapté un conduit coudé (13, 14, 23, 24), destiné, selon la position de ladite plaque, à être utilisé comme conduit d'entrée ou de sortie du matériau à broyer, en ce que le mouvement vibrant vertical circulaire est communiqué au au moins un cylindre par au moins un vibrateur rotatif à balourd excentré fixé contre la paroi du au moins un cylindre (10, 20), de façon que ledit balourd excentré soit situé dans un plan vertical (XX) perpendiculaire au plan de symétrie longitudinal et vertical ('(Y) du au moins un cylindre (10, 20), en ce que le au moins un cylindre (10, 20) est relié à un bâti (70) par l'intermédiaire de traverses avant (42) et arrière (43) reposant sur des ressorts verticaux (6) prenant appui sur le bâti (70), en ce que le débattement longitudinal du au moins un cylindre (10, 20) est limité par des butoirs (72), avant et arrière, solidaires du bâti (70) et en ce que les corps broyants sont constitués de barres cylindriques (3). 7. Broyeur vibrant selon la revendication 6, caractérisé en ce que la masse excentrée du vibrateur (50) est entraînée en rotation par un moteur à vitesse variable de 900 à 1200 t/mn. 8. Broyeur vibrant selon la revendication 6, caractérisé en ce que les vibrateurs rotatifs (50) à balourd excentré sont au nombre de deux, montés en opposition de part et d'autre du plan de symétrie longitudinal et vertical ('(Y) du au moins un cylindre de broyage (10, 20).