Brevet FR2744376A1 — publié le 19970808

La présente invention concerne le domaine des appareils de concassage utilisés dans les mines, les carrières et les sablières. Elle concerne plus particulièrement les concasseurs à cône dont la tête dite en porte-à-faux est fixe en niveau par opposition au concasseur à cône pendulaire. Un tel concasseur à cône comporte un bâti sur lequel est montée une garniture de broyage ou concave et une tête oscillante montée sur un arbre entraîné par un moteur, ladite garniture de broyage formant avec ladite tête une chambre de broyage et étant fixée sur un organe et support présentant un filetage par lequel il est monté dans les filetages correspondants d'un collier de réglage solidaire du bâti et d'un anneau de blocage solidaire du collier de réglage et susceptible de se déplacer verticalement par rapport audit collier, afin d'assurer le blocage de l'organe de support par rapport au collier de réglage, sous l'action de la pression d'un fluide hydraulique contenu dans une chambre annulaire déformable encastrée dans une gorge annulaire du collier et en contact avec la face inférieure de l'anneau de blocage, ledit concasseur comportant en outre des moyens pour gonfler ou dégonfler la chambre déformable, des moyens pour visser ou dévisser l'organe de support afin de régler l'ouverture de la chambre de broyage, des moyens pour mesurer la puissance absorbée par le moteur et des moyens pour s'assurer de la présence de matériau dans la chambre de broyage. Le document FR-A-2 569 997 décrit l'utilisation de la chambre extensible gonflée avec de l'huile sous pression pour bloquer en rotation l'organe de support de la garniture de broyage. La chambre de broyage est constituée par l'espace ouvert compris entre la tête de broyage et la garniture de broyage Les produits à concasser sont introduits par gravité dans la partie supérieure de l'appareil, et la granulométrie des produits concassés est obtenue par le réglage de l'ouverture de la chambre de broyage. Ce réglage s'effectue par la rotation de l'organe de support dans le collier de réglage, la rotation entraînant la montée ou la descente de la garniture de broyage liée mécaniquement à l'organe de support de la garniture de broyage. La distance entre la garniture de broyage et l'enveloppe de tête est alors réglée de manière précise. Toutefois, pendant le fonctionnement du concasseur, L'organe de support de la garniture de broyage doit être parfaitement immobilisé par rapport au collier de réglage. Cest pour cette raison, que le réglage de l'ouverture de la chambre de broyage est réalisé actuellement avec la machine tournant à vide. Lorsque l'usure de la garniture de broyage nécessite un réglage de l'ouverture de la chambre de broyage, la puissance absorbée par le moteur est inférieure à une puissance prédéterminée, fonction du matériau à concasser et de la granulométrie souhaitée. Lorsqu'il n'y a pas de matériau dans la chambre de concassage, la puissance absorbée correspond à la puissance minimum nécessaire pour entraîner le concasseur à vide. On procède donc au vissage de l'organe de support lorsqu'on enregistre un défaut de puissance absorbée avec la présence de matériaux dans la chambre de broyage. Le réglage est actuellement compliqué et long car il nécessite l'arrêt de l'alimentation en matériaux. Le processus de réglage actuel comporte les étapes suivantes: 1) - on s'assure de la présence de matériaux dans la chambre de broyage, 2) - on enregistre le défaut de puissance absorbée par le moteur, 3) - on arrête l'alimentation en matériaux, 4) - on vide la chambre de broyage de tous les matériaux, 5) - on s'assure que la chambre de broyage est vide en matériaux, 6) - on dégonfle totalement la chambre à huile ce qui libère l'anneau de blocage. 7) - on assure le vissage de l'organe de support d'un angle donné, 8) - on regonfle la chambre à huile, 9) - et on remet l'appareil en charge. Cet arrêt de production suivi d'une mise en charge modifie ponctuellement la qualité de la production, réduit le débit global de l'installation et provoque des pointes de consommation d'énergie, préjudiciables à la mécanique. Le but de la présente invention est de proposer un procédé d'autoréglage en charge de l'ouverture de la chambre de broyage d'un concasseur à cône du type mentionné ci-dessus. Selon le procédé de l'invention, on réalise les étapes suivantes: a) - on s'assure de la présence de matériau dans la chambre de broyage, b) - on mesure la puissance absorbée par le moteur, et c) - lorsque la puissance mesurée est inférieure à une puissance en charge prédéterminée et qu'il y a du matériau dans la chambre de broyage: cl) - on dégonfle la chambre à huile déformable jusqu'à une pression intermédiaire permettant la rotation de l'organe de support, c2) - on visse l'organe de support d'un angle prédéterminé, et c3) - on regonfle la chambre déformable. La valeur de la pression intermédiaire est telle que l'organe de support de la garniture de broyage ne puisse être entraîné en rotation par les matériaux en cours de broyage, tout en permettant sa rotation par les moyens de vissage ou de dévissage. Avantageusement, on assure un graissage dosé dans le filetage du collier de réglage et de l'anneau de blocage pendant l'étape de dégonflage de la chambre à huile déformable, pour assurer une meilleure qualité de frottement. La mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus permet de contrôler au mieux, la bonne utilisation de la puissance absorbée par le concasseur, le rattrapage de l'usure des pièces broyantes et l'ajustement de l'ouverture de la chambre de broyage en fonction de la puissance absorbée. Mais ce procédé ne permet pas de mesurer la valeur de l'ouverture de la chambre de broyage. La présente invention concerne également un procédé pour mesurer l'ouverture de la chambre de broyage dans un concasseur giratoire à l'arrêt et du type mentionné ci-dessus. Ce procédé est caractérisé par les étapes suivantes: a) - on s'assure de l'absence de matériau dans la chambre de broyage, b) - on dégonfle totalement la chambre à huile déformable, c) - on visse l'organe de support jusqu'à ce que la garniture de broyage soit en contact avec la tête oscillante tout en mesurant l'angle de la rotation effectuée par l'organe de support, d) - on convertit l'angle de rotation mesuré en une mesure de l'ouverture de la chambre de broyage en fonction du pas du filetage, e) - on dévisse l'organe de support d'un angle égal à l'angle de rotation mesure. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'un concasseur giratoire selon l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus d'une partie du concasseur de la figure 1 qui montre les vérins utilisés pour visser et dévisser l'organe de support de la garniture de broyage, - la figure 3 représente une courbe du pourcentage d'intensité absorbée par rapport à l'intensité nominale en fonction du temps selon le procédé actuel de réglage de l'ouverture de la chambre de broyage, - la figure 4 représente la même courbe de pourcentage d'intensité absorbée selon le procédé de l'invention. - les figures 5 et 6 montrent la disposition d'un joint d'étanchéité entre l'organe de support et le collier de serrage qui permet un grand déplacement vertical de l'organe de support selon le degré d'usure de la garniture de broyage. Le concasseur à cône 1 montré sur les dessins, comporte un bâti inférieur 2, une tête de broyage 3 oscillante montée sur un excentrique 4 d'axe 5, dans le bâti inférieur 2, une garniture de broyage 6, montée fixe sur la face inférieure concave d'un organe de support annulaire 7 porté par un collier de réglage 8 fixé au bâti inférieur 2 par une série de vérins hydrauliques 9 qui sont reliés à des accumulateurs gonflés à l'azote. L'excentrique 4 est monté sur un arbre 10 d'axe vertical 11. L'arbre 10 est entraîné par un pignon conique 12 solidaire d'un arbre horizontal 13 entraîné par un moteur 14. Des paliers 15a, 15b, 15c sont disposés entre l'excentrique 4 et le bâti inférieur 2, d'une part, et l'excentrique 4 et la tête oscillante 3, d'autre part. La référencel6 représente l'enveloppe de la tête de broyage 3 qui définit avec la garniture de broyage 6 une chambre de broyage 17 dans laquelle on introduit les matériaux à concasser au moyen d'une trémie 18. L'organe de support 7 présente sur sa paroi périphérique cylindrique un filetage 20 qui coopère avec un filetage correspondant 21 du collier de réglage 8 et un filetage 22 d'un anneau de blocage 23. L'anneau de blocage 23 est porté par le collier de réglage 8, de telle manière qu'il soit immobilisé en rotation par rapport au collier de réglage 8, et qu'il puisse se déplacer verticalement sous l'action de la pression d'un fluide hydraulique contenu dans une chambre à huile déformable 24 encastrée dans une gorge ménagée dans la face supérieure du collier de réglage 8 et en contact avec la face inférieure de l'anneau de blocage 23. Lorsque la chambre à huile 24 est gonflée, L'organe de support 7 est immobilisé en rotation par rapport au collier de réglage 8. Inversement lorsque la chambre à huile 24 est dégonflée, il est possible de visser ou de dévisser l'organe de support 7 dans le collier de réglage 8, ce qui permet de modifier l'ouverture de la chambre de broyage 17, c'est-à-dire la distance qui sépare l'enveloppe de tête 16 de la garniture de broyage 6. Le réglage de l'ouverture de la chambre de broyage 17 est assuré par l'action d'un vérin de serrage 31 ou d'un vérin de desserrage 32, qui coopèrent avec des crans 33 formés dans la paroi supérieure de l'organe de support 7, pour entraîner l'ensemble organe de support 7 et garniture de broyage 6 en rotation, provoquant ainsi le vissage ou le dévissage de l'organe de support 7 dans le collier de réglage 8. Les vérins 9, dotés en tête de demi-coquilles 40, telles que décrites dans le document FR-A-2 711 746, ne nécessitant aucun réglage, permettent la dépose rapide de la partie supérieure du concasseur 1 pour assurer le remplacement de la garniture de broyage 6. Ils assurent en fonctionnement: - la liaison de la partie supérieure à la partie inférieure, - l'absorption des surcharges dues à des imbroyables en s'appuyant sur le ressort constitué par les accumulateurs d'azote, - le débourrage de la chambre de broyage 17 en cas de blocage en charge dû à des surcharges du moteur ou à des coupures du réseau électrique. En phase de concassage, la tête de broyage 3, libre dans ses paliers, est entraînée en lente rotation inverse de l'entraînement de l'excentrique 4 par réaction mécanique. Lors des ruptures de charge, la tête de broyage 3 est entraînée en rotation dans le sens de la rotation de l'excentrique 4 par frottement. Le concasseur 1 peut être équipé d'un frein de tête, une roue libre 41 par exemple, qui s'oppose à l'entraînement par friction de la tête de broyage 3 lorsque le concasseur 1 tourne à vide, et qui laisse la tête de broyage 3 libre en rotation dans le sens inverse de la rotation de l'excentrique 4. L'ouverture de la chambre de broyage 17 est fonction de la granulométrie souhaitée des matériaux concassés. La puissance absorbée par le moteur 14 lorsque le concasseur 1 est en charge, est fonction du type de matériau et décroît lorsque l'ouverture de la chambre de broyage 17 augmente. Or, cette ouverture augmente avec le temps par suite de l'usure de la garniture de broyage 6. L'usure de la garniture de broyage 6 entraîne donc une diminution de la puissance absorbée par le moteur 14 qui est mesurée par un capteur de puissance 42. On procède au réglage de l'ouverture de la chambre de broyage lorsque la puissance absorbée du moteur 14, mesurée par le capteur de puissance 42 et le concasseur étant en charge, est inférieure à une valeur prédéterminée, par exemple 80% de la puissance nominale du moteur 14. Actuellement, on réalise ce réglage uniquement lorsque le concasseur 1 tourne à vide. C'est pourquoi dans les procédures actuelles: - on arrête l'alimentation en matériaux, - on vide la chambre de broyage 17 de tous les matériaux, - on s'assure que la chambre de broyage 17 est vide au moyen d'une sonde de niveau 43, - on dégonfle totalement la chambre à huile 24 afin de libérer l'anneau de blocage 23, - on assure le vissage de l'organe de support 7 dans le collier de serrage 8 au moyen du vérin de serrage 31, - on regonfle la chambre à huile 24, et - on remet en charge le concasseur 1. La figure 3 montre le graphique de la puissance absorbée par le moteur 14 au cours de la procédure actuelle de réglage. Au temps T2 on procède à l'arrêt de l'alimentation, puis on vide la chambre de broyage entre les temps T3 et T7, enfin on procède au serrage. On remet en charge le concasseur entre les temps T9 et T12. Le concasseur 1 n'est pas en fonctionnement normal entre les temps T2 et T11, soit pendant une période de temps de l'ordre de 5 à 8 minutes. Ce réglage est réalisé à distance au moyen d'un automate commandant les ouvertures et fermetures de vannes du circuit hydraulique des vérins 9, 31 et 32 et de la chambre à huile 24, en fonction des indications fournies par le capteur de puissance 42 et la sonde de niveau 43. Selon la présente invention, le circuit hydraulique du concasseur 1 est équipé d'un ensemble de capteurs de pression susceptibles de fournir des informations à l'automate. Il est notamment prévu un capteur de pression pour mesurer la pression régnant dans la chambre à huile 24. Ce capteur permet de signaler notamment: - la pression haute maximum de gonflage de la chambre à huile 24, - la pression basse minimum de fonctionnement, et - la pression basse autorisant le réglage de l'ouverture sous l'action du vérin de serrage 31, cette pression étant comprise entre 2 bars et 3 bars. Un deuxième capteur de pression permet de signaler la pression basse minimum de fonctionnement des vérins 9 et la pression haute maximum de gonflage de ces vérins. Le vérin de vissage 31 et le vérin de dévissage 32 sont équipés de capteurs fournissant un signal de fin de course du vérin correspondant à l'automate. Chacun des capteurs adresse les informations à l'automate qui, selon l'invention, gère le déclenchement d'un serrage du concasseur 1 en charge lorsque les deux conditions suivantes sont remplies: - le capteur de puissance 42 a détecté une diminution de la puissance absorbée par le moteur 14, cette puissance absorbée devenant inférieure à un seuil prédéterminé, par exemple 80% de la puissance nominale du moteur 14, et - la sonde de niveau 43 détecte la présence de matériau dans la chambre de broyage 17. L'automate procède alors aux différentes étapes suivantes: - il met la pompe de circuit hydraulique en marche et inhibe la sécurité de dégonflage de la chambre à huile 24, - il met le vérin de serrage en charge et en appui sur un cran 33, le bras de vérin étant en position rentrée l'organe de support 7 ne pouvant tourner du fait que la chambre à huile est gonflée, - il dégonfle la chambre à huile 24 jusqu'à la pression basse autorisant le réglage, - il fait pivoter l'organe de support 7 d'un cran par actionnement du vérin de serrage 31, le bras de vérin prenant une position sortie de fin de course, - il gonfle la chambre à huile 24, - il fait rentrer le bras du vérin 31 lorsque le capteur de pression de la chambre à huile 24 détecte la pression basse minimum de fonctionnement, - il poursuit le gonflage de la chambre à huile 24 jusqu'à la pression haute maximum de gonflage, - enfin il arrête la pompe du circuit hydraulique et valide la sécurité de dégonflage de la chambre à huile 24. Le graphique de la figure 2 montre la courbe de la puissance absorbée par le moteur 14 avant, pendant et après la procédure de serrage selon l'invention. Les étapes décrites ci-dessus sont effectuées entre les périodes T7 et T8. Avant d'effectuer le serrage, l'automate confirme la validation du serrage en s'assurant que la diminution de puissance dure un laps de temps assez long entre les périodes T1 et T7, afin d'éviter un serrage intempestif à la suite du broyage d'une quantité faible de matériau friable, lorsque le matériau à concasser est hétérogène. Lors du dégonflage de la chambre à huile 24, l'automate procède avantageusement à un graissage dosé dans le filetage 21 du collier de réglage 8 et le filetage 22 de l'anneau de blocage 23. La mise en oeuvre du procédé de réglage de l'ouverture de la chambre de broyage 24, décrit ci-dessus, permet d'accroître le débit global du concasseur 1, de réguler la charge sur la mécanique et de rattraper l'usure de la garniture de broyage 6. Ce procédé permet d'ajuster l'ouverture de la chambre de broyage 24 en fonction de la puissance absorbée, mais il ne permet pas de mesurer l'écart entre la garniture de broyage 6 et l'enveloppe de tête 16. Pour mesurer cet écart, l'automate est équipée d'une logique qui permet de rapprocher la garniture de broyage 6 de l'enveloppe de tête 16, jusqu'au contact des deux pièces lorsque le concasseur 1 est arrêté et vide de matériau. Cette logique exécute les différentes étapes suivantes: - elle s'assure que la chambre de concassage 17 est vide de matériau, - elle met en marche la pompe du circuit hydraulique, - elle fait dégonfler la chambre à huile 24 jusqu'à au moins la pression basse autorisant le réglage, - elle actionne le vérin et serrage 31 alternativement dans le sens du serrage (sortie du bras de vérin) et dans le sens inverse (rentrée du bras de vérin) jusqu'à ce que le mouvement du bras de vérin se bloque par suite du contact de la garniture de broyage 6 et de l'enveloppe de tête 16, et compte le nombre de cycles effectués par le vérin de serrage 31, ce qui permet de connaître avec précision l'angle de rotation effectué par l'organe de support 7 en fonction du nombre de crans 34 formés à la périphérie de l'organe de support 7, - elle convertit le nombre de cycles mesurés en une mesure de l'ouverture de la chambre de broyage 17 en fonction du pas du filetage 20. L'automate procède ensuite au dévissage de l'organe de support en sens inverse à l'aide du vérin de desserrage 32 qui exécute un nombre de cycles égal au nombre compté ci-dessus. En fonction de la valeur de l'ouverture, il sera possible de modifier la valeur prédéterminée de la puissance absorbée qui détermine la mise en oeuvre du procédé de réglage. Il n'est possible de mettre en contact la garniture de broyage 6 et l'enveloppe de tête 16 que si la course utile H de réglage de l'organe de support 7 entre sa position haute maximum montrée sur la figure 5 et sa position basse maximum montrée sur la figure 6 est fortement accrue par rapport aux concasseurs actuels. Dans les concasseurs actuels, le filetage 20 ne peut pas descendre sous la face inférieure 44 du collier de réglage 8, du fait qu'il est prévu à cet endroit un joint d'étanchéité torique disposé dans une gorge annulaire formé à la périphérie interne du collier de réglage 8, et qui coulisse contre une paroi cylindrique lisse 45 de l'organe de support 7, le but de ce joint étant d'empêcher l'introduction de poussières et gravillons dans les zones des filetages. Selon la présente invention, il est prévu un joint d'étanchéité cylindrique 46 qui présente sur son bord supérieur un bourrelet externe pouvant coulisser sur une paroi interne exempte de filetage 47 du collier de serrage 8, et qui présente sur son bord inférieur un bourrelet interne 49 pouvant coulisser sur la paroi lisse 45. Les parois lisses 45 et 47 comportent dans leurs régions inférieures des épaulements 50 servant de butée inférieure aux bourrelets. Cette disposition de joint permet de multiplier pratiquement par deux la course de l'organe de support 7 dans le collier de réglage 8. REVENDICATIONS 1.- Procédé de réglage en continu de l'ouverture de la chambre de broyage (17) dans un concasseur (1) à cône en charge comprenant un bâti (2) sur lequel est montée une garniture de broyage (6) ou concave et une tête oscillante (3) montée sur un arbre (10) entraîné par un moteur (14), ladite garniture de broyage (6) formant avec ladite tête (3) ladite chambre de broyage (17) et étant fixée sur un organe de support (7) présentant un filetage (20) par lequel il est monté dans les filetages correspondants (21, 22) d'un collier de réglage (8) solidaire du bâti (2) et d'un anneau de blocage (23) solidaire du collier de réglage (8) et susceptible de se déplacer verticalement par rapport audit collier (8), afin d'assurer le blocage de l'organe de support (7) par rapport au collier de réglage (8), sous l'action de la pression d'un fluide hydraulique contenu dans une chambre à huile (24) annulaire déformable encastrée dans une gorge annulaire du collier (8) et en contact avec la face inférieure de l'anneau de blocage (23), ledit concasseur (1) comportant en outre des moyens pour gonfler ou dégonfler la chambre déformable, des moyens (31, 32) pour visser ou dévisser l'organe de support (7) afin de régler l'ouverture de la chambre de broyage (17), des moyens (42) pour mesurer la puissance absorbée par le moteur (14) et de moyens (43) pour s'assurer de la présence de matériau dans la chambre de broyage (17), caractérisé par les étapes suivantes:: a) - on s'assure de la présence de matériau dans la chambre de broyage (17), b) - on mesure la puissance absorbée par le moteur (14), et c) - lorsque la puissance mesurée est inférieure à une puissance en charge prédéterminée et qu'il y a du matériau dans la chambre de broyage (17), c1) - on dégonfle la chambre à huile déformable (24) jusqu'à une pression intermédiaire permettant la rotation de l'organe de support (7) par les moyens de vissage (31), c2) - on visse l'organe de support (7) d'un angle prédéterminé, et c3) - on regonfle la chambre à huile déformable (24). 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que pendant l'étape de dégonflage de la chambre à huile déformable (24), on assure un graissage dosé dans le filetage (21, 22) du collier de réglage (8) et de l'anneau de blocage (23). 3.- Procédé pour mesurer l'ouverture de la chambre de broyage dans un concasseur à cône à l'arrêt comprenant un bâti (2) sur lequel est montée une garniture de broyage (6) ou concave et une tête oscillante (3) montée sur un arbre (10) entraîné par un moteur (14), ladite garniture de broyage (6) formant avec ladite tête (3) ladite chambre de broyage (17) et étant fixée sur un organe de support (7) présentant un filetage (20) par lequel il est monté dans les filetages correspondants (21, 22) d'un collier de réglage (8) solidaire du bâti (2) et d'un anneau de blocage (23) solidaire du collier de réglage (8) et susceptible de se déplacer verticalement par rapport audit collier (8), afin d'assurer le blocage de l'organe de support (7) par rapport au collier de réglage (8), sous l'action de la pression d'un fluide hydraulique contenu dans une chambre à huile (24) annulaire déformable encastrée dans une gorge annulaire du collier (8) et en contact avec la face inférieure de l'anneau de blocage (23), ledit concasseur (1) comportant en outre des moyens pour gonfler ou dégonfler la chambre déformable, des moyens (31, 32) pour visser ou dévisser l'organe de support (7) afin de régler l'ouverture de la chambre de broyage (17), des moyens (42) pour mesurer la puissance absorbée par le moteur (14) et de moyens (43) pour s'assurer de la présence de matériau dans la chambre de broyage (17), caractérisé par les étapes suivantes:: a) - on s'assure de l'absence de matériau dans la chambre de broyage (17), b) - on dégonfle totalement la chambre à huile déformable (24), c) - on visse l'organe de support (7) par les moyens de vissage (31) jusqu'à ce que la garniture de broyage (6) soit en contact avec la tête oscillante (3) en mesurant l'angle de la rotation effectué par l'organe de support (7), d) - on convertit l'angle de rotation mesuré en une mesure de l'ouverture de la chambre de broyage (17) en fonction du pas du filetage, e) - on dévisse l'organe de support (7) d'un angle égal à l'angle de rotation mesuré. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on équipe ledit concasseur d'un joint d'étanchéité cylindrique (46) qui présente, sur son bord supérieur, un bourrelet externe pouvant coulisser sur une paroi interne exempte de filetage (47) du collier de serrage et, sur son bord inférieur, un bourrelet interne (49) pouvant coulisser sur une paroi lisse externe (45) de l'organe de support (7).