Brevet FR2742075A1 — publié le 19970613

La présente invention concerne les broyeurs comportant une piste annulaire à axe horizontal, un rouleau apte à rouler sur ladite piste, des moyens pour presser le rouleau sur la piste et des moyens pour déplacer la matière d'un bord à l'autre de la piste, de telle sorte qu'elle passe plusieurs fois sous le rouleau avant d'être évacuée. Pour améliorer le broyage lorsque les matières à broyer ont une granulométrie hétérogène on a proposé (brevet français n" 91 09788) de donner au rouleau et/ou à la piste un profil tel que l'écartement entre le rouleau et la piste décroisse progressivement ou par degrés d'un bord à l'autre de la piste. Le but de la présente invention est d'améliorer l'efficacité des broyeurs de ce type et de mieux répartir les contraintes mécaniques dans le rouleau et la piste. Le broyeur objet de la présente invention est caractérisé en ce que l'écartement entre le rouleau et la piste décroît depuis le bord de la piste situé du côté de l'alimentation en matière à broyer jusqu'à une distance de ce bord au moins égale à 80 % de la largeur de la piste, et croît ensuite plus rapidement pour former une zone de décompression du côté de l'évacuation de la matière broyée. Suivant une forme de réalisation préférée, la piste est constituée par un anneau solidaire d'un tambour à axe horizontal qui forme une chambre d'alimentation sur un côté de la piste et une chambre d'évacuation sur l'autre côté, et un barrage annulaire est prévu à l'extrémité de la chambre d'évacuation opposée à celle attenante à la piste pour maintenir dans ladite chambre une couche de matière broyée dont l'épaisseur est telle qu'elle atteint pratiquement le bord du rouleau dans le plan du bord adjacent de la piste. De préférence, l'étendue axiale de la zone de décompression, comptée à partir du bord de la piste située du côté de l'évacuation de la matière, est comprise entre 2 % et 20 %, de préférence 5 % à 15 %, de la largeur de la piste, et dans cette zone l'angle formé par la piste et la surface périphérique du rouleau, dans le plan contenant les axes de la piste et du rouleau, est inférieur à 50 Suivant une forme de réalisation du broyeur, la piste est cylindrique et le rouleau est formé d'au moins deux parties tronconiques, une première partie dont le diamètre croit depuis son extrémité située côté alimentation jusqu'à une distance de cette extrémité au moins égale à 80 % de la longueur axiale du rouleau, et une seconde partie de diamètre décroissant située à son autre extrémité. En variante, la piste peut avoir un profil tronconique avec un diamètre qui décroît depuis son bord situé du côté de l'alimentation en matière à broyer jusqu'à la zone de décompression et un angle au sommet constant ou variable, dans la zone de décompression, le diamètre de la piste croît dans le sens de progression de la matière. Avec une telle piste, on pourra utiliser un rouleau cylindrique dont l'axe sera parallèle à l'axe de la piste ou fera un angle inférieur à 5 avec celui-ci. La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure 1 est une coupe verticale d'un broyeur réalisé conformément à l'invention, La figure 2 est une coupe, par un plan perpendiculaire à l'axe, du broyeur de la figure 1, et Les figures 3 et 4 illustrent deux autres formes de réalisation de l'invention. Le broyeur représenté sur les dessins est constitué par un tambour 10, à axe horizontal, qui est supporté par des 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 moteur et un réducteur dont l'arbre de sortie porte un pignon en prise avec une couronne dentée fixée sur le tambour. 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, à surface cylindrique. L'intérieur du tambour est ainsi divisé en une zone d'alimentation 11, une zone de broyage 13 et une zone d'évacuation 15. Des rebords annulaires 17 prévus aux deux extrémités de la virole forment des barrages permettant de maintenir une couche de matière dans les zones d'alimentation et d'évacuation. Ce tambour est fermé à ses deux extrémités par des tôles montées sur un support fixe et auxquelles sont raccordées une goulotte d'alimentation, à une extrémité, une goulotte de décharge et un conduit d'aspiration pour l'évacuation pneumatique des particules fines, à l'autre extrémité. Un rouleau 16 est monté à l'intérieur du tambour, de façon à pouvoir rouler sur la piste 14 lorsque le tambour est entraîné en rotation. Plus précisément, lorsque le broyeur est en fonctionnement, le rouleau roule sur la couche de matière recouvrant la piste. Le rouleau est muni de deux bouts d'arbre montés dans des paliers fixés à deux leviers disposés à l'extérieur des tambours, de part et d'autre de celui-ci. Des ressorts ou des vérins hydropneumatiques agissant sur les paliers ou sur les leviers permettent de presser le rouleau sur la piste de broyage avec une force prédéterminée et réglable. Le rouleau 16 se compose de trois parties tronconiques, de conicités différentes. Les deux parties principales 1 6a et 16b s'étendent sur environ 80 % de la longueur du rouleau; leur diamètre croit dans le sens de progression de la matière sur la piste (sens de la flèche sur la figure 1) et l'angle au sommet de la partie 16a, la plus proche de la zone d'alimentation, est supérieur à celui de la partie 16b. La partie 16c, située du côté de la zone d'évacuation, a un diamètre qui décroît dans le sens de progression de la matière et son angle au sommet est nettement supérieur à celui des deux autres parties mais inférieur à 1000 , la longueur axiale de cette partie est comprise entre 2 % et 20 %, de préférence 5 et 15 %, de la longueur utile du rouleau.Elle délimite avec la piste une zone de décompression 19 qui fait suite à la zone de mise en pression de la matière entre le rouleau et la piste. Cette zone de décompression et la couche de matière 20 formée dans la zone d'évacuation s'opposent à l'éjection brutale de la matière comprimée entre la piste et le rouleau, près du bord du rouleau, (effet de bord). Cela permet de mieux contrôler le broyage dans la zone adjacente à la zone de décompression. En outre, la zone de décompression permet d'assurer une meilleure répartition des contraintes mécaniques dans le rouleau près de sa face latérale. L'épaisseur de la couche de matière 20 formée dans la zone d'évacuation 15 est telle qu'elle atteint pratiquement le bord du rouleau dans le plan du bord de la piste adjacent à cette zone. Un dispositif destiné à assurer l'avance pas à pas de la matière, d'une extrémité à l'autre du tambour, est disposé dans la moitié supérieure de ce dernier, sur la partie descendante de la trajectoire circulaire des matières. Ce dispositif a été schématisé sur la figure 1 par une série de lames inclinées 18 qui détachent de la paroi du tambour et de la piste la matière qui y est normalement maintenue par la force centrifuge. La matière détachée glisse sur les lames 18 et, du fait de leur inclinaison y est déplacée de l'entrée vers la sortie du broyeur. En réglant l'inclinaison des lames 18 on règle la vitesse d'avance de la matière , des vitesses différentes peuvent être choisies pour les zones d'alimentation, de broyage et d'évacuation. En variante, le dispositif d'avance de la matière pourrait être du type décrit dans le brevet français n" 91.09788 précité. Sur la figure 3, on a représenté schématiquement une autre forme de réalisation de la piste et du rouleau. Au lieu d'être cylindrique, la piste est formée de trois surfaces tronconiques 14a, 14b et 14c accolées de telle sorte que son diamètre décroît, dans le sens de progression de la matière indiqué par la flèche, sur la majeure partie de sa largeur puis croît rapidement dans sa dernière partie. L'angle au sommet de la surface 14a est plus grand que celui de la surface 14b. La surface 14c de la piste et le rouleau définissent la zone de décompression. Dans le plan de la figure, qui contient les axes du rouleau et de la piste, L'angle a que forment cette partie de la piste et le rouleau est inférieur à 50 La surface du rouleau 16 est cylindrique et son axe est parallèle à celui de la piste. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 4, la piste comporte une première partie tronconique, à diamètre décroissant dans le sens de progression de la matière (flèche), et une seconde partie cylindrique. Le rouleau est cylindrique et son axe est incliné par rapport à l'axe de la piste d'un angle B compris inférieur à 5 I1 comporte à son extrémité adjacente à la zone d'évacuation une portion tronconique définissant, avec la piste, une zone de décompression. D'autres formes de la piste et du rouleau peuvent être choisies pour obtenir un écartement décroissant, dans le sens de progression de la matière, entre la piste et le rouleau, sur la majeure partie de la largeur de la piste, et ménager une zone de décompression du côté de la zone d'évacuation , il est bien entendu que toutes ces formes entrent dans le cadre de l'invention. Il est évident, par ailleurs, que l'invention s'applique aussi aux broyeurs comportant plusieurs rouleaux sur une même piste ou plusieurs pistes. REVENDICATIONS 1. Broyeur comportant une piste annulaire à axe horizontal (14), un rouleau (16) apte à rouler sur ladite piste, des moyens pour presser le rouleau sur la piste et des moyens pour déplacer la matière d'un bord à l'autre de la piste de telle sorte qu'elle passe plusieurs fois sous le rouleau avant d'être évacuée, caractérisé en ce que l'écartement entre le rouleau (16) et la piste (14) décroît depuis le bord de la piste situé du côté de l'alimentation en matière à broyer jusqu'à une distance de ce bord au moins égale à 80 % de la largeur de la piste, et en ce que cet écart croît ensuite rapidement pour former une zone de décompression (19) du côté de l'évacuation de la matière broyée. 2. Broyeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la piste (14) est constituée par un anneau solidaire d'un tambour coaxial (10) qui forme une chambre d'évacuation (15) sur un côté de la piste, et un barrage annulaire (17) est prévu à l'extrémité de la chambre d'évacuation la plus éloignée de la piste pour maintenir dans ladite chambre une couche de matière broyée dont l'épaisseur est telle qu'elle atteint pratiquement le bord du rouleau dans le plan du bord adjacent de la piste. 3. Broyeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans le plan contenant l'axe du rouleau et de la piste, L'angle (a) formé par la piste et le rouleau dans la zone de décompression (19) est inférieur à 50" 4. Broyeur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la piste (14) est cylindrique et le rouleau est formé d'au moins deux parties tronconiques, une première partie (16a, 16b) dont le diamètre croit depuis son extrémité située côté alimentation jusqu'à une distance de cette extrémité au moins égale à 80 % de la longueur axiale du rouleau, et une seconde partie (1 6c) de diamètre décroissant, située à son autre extrémité. 5. Broyeur selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la piste est formée d'au moins deux surfaces tronconiques, une première surface (14a, 14b) dont le diamètre décroît depuis son bord situé côté alimentation jusqu'à une distance de ce bord au moins égale à 80 % de la largeur de la piste, et une seconde surface (14c) de diamètre croissant, adjacente à son autre bord. 6. Broyeur selon la revendication 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que l'axe du rouleau est incliné par rapport à l'axe de la piste d'un angle (D) inférieur à 5