Brevet FR2776210A1 — publié le 19990924

Système d'éjection à rouleaux pour broyeur à axe vertical L'invention concerne un système d'éjection à rouleaux pour broyeur à axe vertical. Les broyeurs à axe vertical sont, schématiquement, constitués d'un récipient essentiellement cylindrique surmonté d'une trémie d'introduction des matériaux. A l'intérieur, est disposé axialement un rotor pourvu d'éléments éjecteurs qui, lorsque le rotor est mis en rotation, projettent les matériaux vers la paroi interne du récipient, pourvue dans cette zone d'une surface d'impact (par exemple une couronne dentée en matière dure ou une caisse à pierre,...). Les matériaux sont introduits par la trémie et tombent par gravité au centre du rotor. Ils sont alors guidés vers sa périphérie par les éjecteurs et sont éjectés à l'extrémité dudit éjecteur sous un certain angle. Cet angle est en général compris entre 20 et 40 par rapport à la tangente du rotor et peut varier en fonction de la géométrie du système, notamment le diamètre du rotor, des coefficients de frottement et de la vitesse de rotation du rotor (de 500 à 2000 tours/mn). Du fait du frottement des matériaux contre l'éjecteur, celui-ci subit une usure permanente importante et notamment à son extrémité extérieure, au point o les matériaux sont éjectés du rotor. Les éjecteurs constituent donc des pièces d'usure qu'il faut souvent remplacer. Cela accroît d'autant le prix de revient du traitement des matériaux à broyer. Des solutions à ce problème ont déjà été trouvées. L'une d'elles consiste à créer sur la face de l'éjecteur sollicitée par l'usure une poche, appelée caisse à pierres, qui se remplit de matériaux dès le début du processus et c'est alors la surface constituée par les matériaux qui joue alors le rôle de pièce d'usure. Cette solution, déjà avantageuse n'est cependant pas entièrement satisfaisante car la partie de l'éjecteur qui s'use le plus rapidement est l'angle de l'éjecteur situé le plus à l'extérieur de celui-ci, c'està-dire le point o les matériaux quittent le rotor. D'autre part elle n'est pas applicable pour des gros minéraux car l'accumulation de ces derniers dans la caisse à pierre crée un balourd ou un bourrage. De plus, le broyage consomme de l'énergie qu'il est toujours intéressant d'économiser. Une amélioration du rendement, en réduisant les frottements permet de faire tourner le rotor à une vitesse plus faible et donc de réduire la consommation en énergie. Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose une réalisation particulière des éjecteurs dans laquelle la partie la plus exposée est réalisée de manière à avoir une sollicitation minimale à l'usure et à pouvoir être remplacée sans pour autant remplacer l'éjecteur entier. Ce but est atteint, selon l'invention, pour un broyeur à axe vertical, par un système d'éjection disposé sur un rotor situé au centre d'une zone de broyage et comportant au moins deux éjecteurs répartis régulièrement concentriquement à l'axe du rotor afin d'éjecter par centrifugation des matériaux tombés au centre du rotor et pour les projeter contre une paroi entourant le rotor en vue de leur broyage, caractérisé en ce que chaque éjecteur comporte un rouleau monté à rotation sur un axe disposé sur ledit rotor. Selon une première forme de réalisation, le rouleau est monté directement sur le rotor. Il peut être cylindrique, tronconique, en forme de diabolo ou de toute forme de révolution appropriée. De même, l'axe du rouleau peut être parallèle à l'axe du rotor ou oblique par rapport à lui. Selon une deuxième forme de réalisation, le rouleau est monté sur un sabot fixé sur le rotor, A l'extrémité radialement extérieure d'une surface du sabot approximativement parallèle au diamètre du rotor et située sur le côté amont, par rapport au sens de rotation du rotor. Selon une troisième forme de réalisation, le rouleau est monté à l'extrémité radialement extérieure d'une surface de guidage constituée par une accumulation de matériaux dans une caisse à pierres formée sur le côté amont, par rapport au sens de rotation, d'un ensemble de cloisons fixé sur le rotor. Les rouleaux peuvent être libres en rotation ou être entraînés pour réduire la vitesse relative entre les matériaux et la surface du rouleau. L'invention sera mieux comprise au moyen d'exemples de réalisation décrits ci-après et représentés au dessin annexé sur lequel: La figure 1 représente schématiquement en coupe un broyeur à axe vertical d'un système d'éjection selon l'invention; La figure 2 représente en perspective une première forme de réalisation du rotor selon l'invention; La figure 3 représente en vue le rotor selon la figure 2 et montre le trajet des matériaux à broyer; La figure 4 représente en perspective une deuxième forme de réalisation du rotor selon l'invention; La figure 5 représente en vue de dessus le rotor selon la figure 4 et montre le trajet des matériaux à broyer; La figure 6 représente en perspective une troisième forme de réalisation du rotor selon l'invention; La figure 7 représente en vue de dessus le rotor selon la figure 6 et montre le trajet des matériaux à broyer; Le broyeur représenté sur la figure 1 comporte un bâti 1 ayant la forme générale d'un caisson cylindrique, surmonté d'une trémie d'introduction des matériaux 2 disposée coaxialement au bâti. Un rotor 3 est disposé axialement à l'intérieur du bâti 1 et est entraîné en rotation par un moteur 4 par exemple par l'intermédiaire d'une transmission à courroie 5. Le rotor est situé sous la trémie d'introduction 2 dans une zone de broyage délimitée radialement par une surface d'impact circulaire 6 située sur la paroi intérieure du bâti. Selon cette première forme de réalisation faisant aussi l'objet des figures 2 et 3, le rotor 3 est constitué d'un plateau circulaire 7 portant, régulièrement répartis autour de son axe de rotation, trois éjecteurs 8. Ces éjecteurs sont réalisés par des rouleaux montés libres en rotation sur leur axe. Les rouleaux éjecteurs 8 sont, dans cet exemple de réalisation, constitués par des cylindres présentant une surface latérale en un matériau résistant à l'usure. Dans la zone centrale du plateau est disposé un chapeau distributeur 9, solidaire en rotation du plateau, et de forme conique ou présentant une forme bombée. Le fonctionnement du broyeur est le suivant: Le rotor 3 est mis en rotation. Les matériaux à broyer sont déversés dans la trémie 2 et tombent de là par gravité dans le caisson 1. Ils tombent au centre du rotor, sur le chapeau distributeur 9 en rotation et, tout en étant déviés radialement vers l'extérieur par celui-ci, sont accélérés dans cette direction du fait de la rotation du rotor. Ils entrent alors en contact avec les surfaces cylindriques des rouleaux éjecteurs 8 et sont guides par celles-ci puis éjectés du rotor par centrifugation selon une direction oblique par rapport à la direction radiale du rotor. Ils percutent alors la surface d'impact circulaire 6 et se désintègrent en particules de granulométrie réduite qui tombent au fond du bâti et sont évacuées de manière connue. Du fait que les rouleaux éjecteurs 8 sont libres en rotation autour de leur axe, les matériaux, se déplaçant contre leur surface et étant guidés par elle, entraînent les rouleaux en rotation au lieu de glisser sur leur surface. L'usure que subit la surface des rouleaux en raison des frottements des matériaux sur elle est ainsi réduite puisque la plus grande partie de l'énergie transmise par les matériaux en mouvement est utilisée pour la mise en rotation des rouleaux. De ce fait les éjecteurs constituant une pièce d'usure ont une durée de vie plus élevée, ce qui réduit le coût du traitement des matériaux. Le changement des rouleaux est aisé puisqu'il suffit de les retirer de leur axe et d'y placer les nouveaux rouleaux. Afin de réduire les risques d'accumulation d'une partie des matériaux traités entre le plateau distributeur 9 et chaque rouleau 8, on peut disposer dans cette zone, devant chaque rouleau, un déflecteur d'entrée 10 de forme générale triangulaire qui dévie les matériaux provenant du centre du rotor vers la partie de la surface cylindrique des rouleaux située en avant dans le sens du mouvement. Dans cette forme de réalisation du rotor, on a décrit un exemple à trois rouleaux. Selon les besoins ou selon la taille du broyeur, on peut utiliser deux rouleaux ou plus de trois rouleaux. Dans une deuxième forme de réalisation du rotor selon l'invention, représentée aux figures 4 et 5, les éjecteurs 11 sont constitués par des sabots 12 de section horizontale triangulaire, présentant une surface de guidage 13, amont par rapport au sens de rotation, A peu près parallèle au diamètre du plateau 7. A l'extrémité radiale de cette surface est monté à rotation un rouleau 8 qui constitue l'angle extérieur de l'éjecteur. Les éjecteurs 11 sont, comme dans la première forme de réalisation de l'invention, régulièrement répartis sur le plateau. ils sont positionnés grâce à des butées 14 et fixés par des boulons. Dans cette forme de réalisation de l'invention, comme le montre la figure 5, les matériaux déviés par le chapeau distributeur 9 glissent le long de la surface 13 et sont éjectés à son extrémité par les rouleaux 8 sous un angle prédéterminé comme pour la première forme de réalisation. Les pièces d'usure sont dans ce cas le sabot 12 et le rouleau 8. Toutefois, la partie de l'éjecteur 11 la plus sollicitée en usure est l'angle radialement extérieur constitué par le rouleau 8. Ce dernier est donc remplacé périodiquement sans que le sabot ne doive l'être au même rythme. Dans une troisième forme de réalisation représentée aux figures 6 et 7 les éjecteurs 11 sont constitués par un sabot 12 qui est réalisé de façon connue par des cloisons soudées entre elles et présente sur sa face amont, par rapport au mouvement, un évidement 15 dénommé ci après caisse à pierres. A l'extrémité radialement extérieure de la caisse à pierres 15, au point d'éjection des matériaux à broyer, est monté à rotation un rouleau 8 identique à celui de la réalisation précédente. Dans ce cas, la surface de guidage 13 de la réalisation précédente est remplacée par celle, non plane, d'un accumulation de matériaux 16 qui remplit la caisse à pierre 15 dès le début du traitement. Le rouleau 8 situé à l'extrémité de cette surface remplit la même fonction que précédemment. Grâce à la réalisation de la caisse à pierres 15, l'usure du sabot 11 est encore réduite puisque c'est le matériau à broyer lui-même qui constitue la première pièce d'usure. Le rouleau 8 est remplacé aussi facilement que dans les réalisations précédentes. Avec le système d'éjection selon l'invention, la vitesse relative entre les matériaux et la surface de l'éjecteur au point d'éjection est réduite de moitié. Sachant que l'usure est approximativement proportionnelle au cube de la vitesse relative, une réduction par 2 de cette vitesse conduit A une usure 8 fois plus faible. Le système d'éjection selon l'invention permet non seulement de réduire l'usure des pièces, et donc d'en augmenter la durée de vie, mais également, du fait de la réduction des frottements des matériaux sur l'éjecteur, de réduire la vitesse de rotation et, partant, la consommation d'énergie. On peut également envisager un entraînement des rouleaux, afin de réduire le déplacement relatif des matériaux par rapport aux surfaces de guidage constituées par la surface des rouleaux. REVENDICATIONS 1. - Système d'éjection pour broyeur à axe vertical, disposé sur un rotor situé au centre d'une zone de broyage et comportant au moins deux éjecteurs répartis régulièrement concentriquement A l'axe du rotor afin d'éjecter par centrifugation des matériaux tombés au centre du rotor pour les projeter contre une paroi entourant le rotor en vue de leur broyage, caractérisé en ce que chaque éjecteur comporte un rouleau (8) monté à rotation sur un axe disposé sur ledit rotor (3). 2. - Système d'éjection pour broyeur à axe vertical selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rouleau (8) est cylindrique. 3. - Système d'éjection pour broyeur à axe vertical selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rouleau (8) est tronconique. 4. - Système d'éjection pour broyeur à axe vertical selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rouleau (8) est en forme de diabolo 5.Système d'éjection pour broyeur à axe vertical selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rouleau (8) est monté directement sur le rotor. 6. - Système d'éjection pour broyeur à axe vertical selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rouleau (8) est monté sur un sabot (12) fixé sur le rotor, à l'extrémité radialement extérieure (13) d'une surface du sabot (12) approximativement parallèle au diamètre du rotor et située sur le côté amont, par rapport au sens de rotation du rotor (3). 7. - Système d'éjection pour broyeur à axe vertical selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rouleau (8) est monté à l'extrémité radialement extérieure d'une surface de guidage constituée par une accumulation de matériaux (14) dans une caisse à pierres formée sur le côté amont, par rapport au sens de rotation, d'un ensemble de cloisons fixé sur le rotor, 8. - Système d'éjection pour broyeur à axe vertical selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rouleaux sont libres en rotation. 9. - Système d'éjection pour broyeur à axe vertical selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les rouleaux sont entraînés pour annuler la vitesse relative entre les matériaux et la surface du rouleau. 10. - Broyeur à axe vertical comportant un bâti, surmonté d'une trémie d'introduction des matériaux, dans lequel est disposé un rotor (3) pourvu d'un système d'éjection selon l'une quelconque des revendications précédentes.