Brevet FR2926737A1 — publié le 20090731

L'invention concerne un procédé de broyage de matériaux et son application à un rotor de broyeur de pierres mobile. Il est connu d'utiliser, dans l'agriculture et les travaux publics, des broyeurs de pierres à marteaux fixes ou mobiles, répartis régulièrement à la périphérie d'un rotor entraîné en rotation dans le sens inverse d'avancement par une transmission reliée à la prise de force d'un engin tracteur ; la hauteur du rotor de broyage par rapport au sol étant déterminée par des patins latéraux, conçus pour glisser sur le sol et réglables en hauteur par rapport à celui-ci. Les pierres ainsi relevées par les marteaux sont projetées contre une enclume, puis entraînées vers l'arrière par les marteaux par dessus le rotor, dès leur fractionnement à une dimension déterminée par la hauteur et l'écartement des marteaux. De tels broyeurs, issus de l'agriculture, sont utilisés aussi dans les travaux publics, en association avec un rouleau pour l'empierrement des routes, pour constituer un lit de pierres homogène se prêtant à un enrobage direct par asphaltage. Toutefois, contrairement à l'agriculture exigeant un fractionnement des pierres suffisant pour permettre leur enfouissement ultérieur dans le sol lors des labours suivants, les travaux publics n'exigent pas une telle dépense d'énergie et une telle perte de temps pour obtenir un calibrage unitaire des pierres déversées sur le sol sur la bande préalablement terrassée de la future voie, mais un nivellement de celles-ci, accompagné d'un fractionnement suffisant des pierres même si elles ne sont pas calibrées, sous réserve que le lit de pierres ainsi obtenu soit régulier et suffisamment nivelé pour passer directement ensuite à l'enrobage. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus évoqués, présentés par les broyeurs traditionnels dans leur utilisation pour les travaux publics et l'industrie. Cette invention, telle qu'elle se caractérise, résout le problème consistant à définir un procédé et à créer un rotor de broyage, avec lesquels, d'une part, les matériaux puissent être fractionnés et, d'autre part, un nivellement suffisant puisse être directement obtenu, sans recourir ensuite à d'autres moyens. Le procédé de broyage de matériaux au moyen d'un broyeur, comportant un rotor à la périphérie duquel sont montés des marteaux, se caractérise, selon l'invention, en ce qu'il consiste à assurer, simultanément et directement, la fragmentation, la compaction et le nivellement du lit de matériaux sur toute la longueur du rotor. La fragmentation des matériaux est obtenue en soumettant ceux-ci à des chocs répétés et violents, résultant de la projection successive de marteaux satellites très lourds, entraînés à assez grande vitesse, couvrant toute la longueur du rotor. 15 La compaction et le nivellement du lit de fragments de matériaux sont obtenus simultanément par le roulement du rotor sur le lit de fragments. Le sens de rotation du rotor est choisi en fonction de la nature des matériaux à broyer. 20 Le rotor à marteaux cylindriques rotatifs pour broyeur de matériaux, permettant l'application du procédé selon l'invention, se caractérise en ce qu'il est constitué de marteaux cylindriques satellites rotatifs, régulièrement répartis autour de l'arbre d'entraînement en rotation de deux flasques circulaires, entre lesquelles ils 25 sont montés et par rapport auxquelles ils tournent. Les marteaux cylindriques satellites rotatifs sont libres en rotation par rapport à leurs flasques circulaires de maintien et d'entraînement. Ils sont reliés à leurs flasques d'entraînement par des bouts d'arbres montés dans des platines fixées 30 sur la face externe des dites flasques d'entraînement, supportant un palier 10 renfermant un roulement à rotule sur rouleaux dans la bague intérieure duquel pénètre le bout d'arbres des marteaux cylindriques satellites rotatifs. Les flasques comportent des échancrures en nombre correspondant à celui des marteaux, permettant l'introduction radiale des bouts d'arbres de ceux-ci dans les flasques. Le positionnement des bouts d'arbres des marteaux par rapport à l'arbre d'entraînement des flasques est déterminé de façon que le corps des dits marteaux soit inscrit dans un cercle de diamètre D2 supérieur à celui DI des flasques. Les avantages obtenus, grâce à cette invention, consistent essentiellement en ce que les matériaux les plus durs peuvent être ainsi fragmentés, broyés et aplatis directement, pour une dépense d'énergie très réduite et un investissement amortissable rapidement étant donné la simplicité de ce rotor. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'un rotor de broyeur de pierres à trois marteaux cylindriques satellites rotatifs, destiné principalement aux travaux publics, donné à titre d'exemple non limitatif, au regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une vue de face en perspective du rotor, - la figure 2 représente une vue de face en coupe longitudinale du rotor selon la figure 1, - la figure 3 représente une vue de côté en coupe selon XX' du rotor selon la figure 2. Les figures représentent un rotor 10 de broyeur de pierres mobile 1, comportant trois marteaux cylindriques satellites rotatifs 2 à surface lisse, régulièrement répartis autour de l'arbre 3 d'entraînement en rotation de deux flasques circulaires 4, entre lesquelles ils sont montés de façon satellitaire et par rapport auxquelles ils tournent librement sur eux-mêmes ; les dits marteaux cylindriques satellites rotatifs 2 étant reliés à leurs flasques d'entraînement 4 par des bouts d'arbres 21 montés dans des platines 6 fixées sur la face externe des dites flasques d'entraînement 4, supportant un palier 7 renfermant un roulement à rotule sur rouleaux 8 dans la bague intérieure duquel pénètre le bout d'arbres 21 des marteaux cylindriques satellites rotatifs 2. Ce rotor 10 est monté dans le châssis 11 du broyeur de pierres 1, qui repose et glisse sur le sol par l'intermédiaire de patins 12 et 13 ; le dit rotor 10 étant monté dans un caisson 14. L'entraînement du rotor 10 est obtenu par l'intermédiaire de poulies 15, reliées à une boîte de transfert mue par la prise de force de l'engin tracteur (non représentés), semblables à celles qui équipent les broyeurs de pierres. En examinant plus en détail la figure 1, on remarque que les marteaux cylindriques satellites rotatifs 2, au nombre de trois dans cet exemple de réalisation, sous réserve que leurs flasques d'entraînement 4 soient entraînées à une vitesse de rotation suffisante et compte tenu de leur vitesse circonférentielle, soumettent les pierres qu'ils rencontrent à une énergie cinétique considérable, immédiatement suivie d'une pression très importante correspondant à la masse du rotor 10, assurant en même temps la compaction et le nivellement, comme le ferait un rouleau compacteur de travaux publics, et, ceci, simultanément et à une fréquence correspondant au triple de la vitesse de rotation du rotor 10 dans ce mode de réalisation à trois marteaux cylindriques satellites rotatifs 2. Cette fréquence pouvant être, à volonté, augmentée ou diminuée en fonction de la nature des matériaux à broyer, en insistant, si nécessaire, à certains endroits, en augmentant la vitesse de rotation du rotor 10 et en réduisant la vitesse de déplacement de l'engin tracteur, voire en immobilisant celui-ci. En se reportant maintenant aux figures 2 et 3, on remarque que les marteaux cylindriques satellites rotatifs 2 se fixent sur leurs flasques d'entraînement 4 par l'intermédiaire des paliers 7 à roulement à rotule sur rouleaux 8, après introduction radiale dans les échancrures 41 correspondantes des flasques 4. La fixation de ces paliers 7 en fond d'échancrures 41 par l'intermédiaire des platines 6 permet d'obtenir un décalage de diamètre positif entre le diamètre D2 du cercle exinscrit décrit par les marteaux 2 et le diamètre DI des flasques 4 ; les flasques 4 étant, quant à elles, solidarisées, de construction, par tous moyens compatibles avec la transmission d'un couple important à un rotor offrant une grande inertie, particulièrement recherchée pour le broyage de matériaux très durs. Dans l'exemple qui vient d'être donné, le broyeur est mis en oeuvre par l'intermédiaire d'un engin tracteur exigeant que celui-ci roule préalablement sur le lit de pierres à broyer, à compacter et à niveler, mais rien ne s'opposerait à ce qu'il soit monté à l'avant de son engin de mise en oeuvre pour broyer, compacter et niveler un andain ou un tas de pierres ou d'autres matériaux. On remarquera aussi que rien ne s'opposerait à ce que, pour des utilisations particulières, la surface extérieure des marteaux présente des aspérités facilitant la fragmentation lorsqu'il s'agit de matériaux compacts et plutôt tendres, tels que les souches d'arbres par exemple, en vue d'obtenir leur fragmentation par défibrage progressif, ou à d'autres fins industrielles tel que le recyclage des bétons armés, étant donné le caractère universel de ce rotor de broyage. Revendications 1. Procédé de broyage de matériaux au moyen d'un broyeur, comportant un rotor à la périphérie duquel sont montés des marteaux, caractérisé en ce qu'il consiste à assurer, simultanément et directement, la fragmentation, la compaction et le nivellement du lit de matériaux sur toute la longueur du rotor. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fragmentation des matériaux est obtenue en soumettant ceux-ci à des chocs répétés et violents, résultant de la projection successive de marteaux satellites très lourds, entraînés à assez grande vitesse, couvrant toute la longueur du rotor. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la compaction et le nivellement du lit de fragments de matériaux sont obtenus simultanément par le roulement du rotor sur le lit de matériaux venant d'être fragmentés. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le sens de rotation du rotor est choisi en fonction de la nature des matériaux à broyer. 5. Rotor pour broyeur de matériaux, permettant l'application du procédé selon les revendications 1 à 4 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce qu'il est constitué de marteaux cylindriques satellites rotatifs (2), régulièrement répartis autour de l'arbre (3) d'entraînement en rotation de deux flasques circulaires (4), entre lesquelles ils sont montés et par rapport auxquelles ils tournent. 6. Rotor selon la revendication 5, caractérisé en ce que les marteaux cylindriques satellites rotatifs (2) sont libres en rotation par rapport à leurs flasques circulaires (4) de maintien et d'entraînement. 6 7. Rotor selon la revendication 5, caractérisé en ce que les marteaux cylindriques satellites rotatifs (2) sont reliés à leurs flasques d'entraînement (4) par des bouts d'arbres (21) montés dans des platines (6) fixées sur la face externe des dites flasques d'entraînement (4), supportant un palier (7) renfermant un roulement à rotule sur rouleaux (8) dans la bague intérieure duquel pénètre le bout d'arbres (21) des marteaux cylindriques satellites rotatifs (2). 8. Rotor selon la revendication 5 ou 7, caractérisé en ce que les flasques (4) comportent des échancrures (41) en nombre correspondant à celui des marteaux cylindriques satellites rotatifs (2), permettant l'introduction radiale des bouts d'arbres (21) de ceux-ci dans leurs flasques d'entraînement (4). 9. Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce que le positionnement des bouts d'arbres (21) des marteaux cylindriques satellites rotatifs (2) par rapport à l'arbre (3) d'entraînement des flasques (4) est déterminé de façon que le corps des dits marteaux (2) soit inscrit dans un cercle de diamètre (D2) supérieur à celui (DI) des flasques (4).