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CA 02368066 2001-09-14 FR 000001202
02-03-200~
I
Installation de brq, ape
L'invention se rapporte à une installation de broyage comprenant un broyeur à
boulets
comportant nn tambour rotatif d'axe horizontal dont chaque extrémité comprend
un tourillon
reposant sur un palier, le broyeur étant alimenté en matériau à broyer et en
gaz par au moins
l'une de ses extrémités au moyen d'un dispositif d'alimentation comprenant une
tuyauterie
d'alimentation en matériau à broyer, un tube rigide d'injection de gaz
traversant axialement le
tourillon correspondant, ledit tube rigide et ledit tourillon définissant
entre eux un conduit
annulaire, ladite tuyauterie d'alimentation débouchant dans ledit conduit
annulaire à
proximité du tourillon correspondant, ledit tourillon contenant une stracture
hélicoïdale
rigide du genre vis d'.Archimède disposée autour dudit tube rigide d'injection
de gaz, ladite
structure hélicoidale rigide tournant avec le tambour lors de sa rotation pour
entrainer le
matériau à broyer vers l'intérieur du tambour rotatif, une conduite de sortie
communiquant
avec ledit conduit annulaire pour l'éjection hors du tambour du mélange
constitué par du gaz
et par le matériau broyé sous forme de poudre.
De telles installations sont notamment utilisées pour le broyage des
combustibles solides en
vue de leur utilisation sous forme pulvérisée pour l'alimentation de brûleurs
pour chaudière.
Les boulets ou autres éléments broyants équivalents, réalisés en matériau dur,
pulvérisent par
écrasement, trituration et/ou attrition les éléments de matériau à broyer qui
sont introduits
dans le tambour rotatif sous forme de morceaux plus ou moins gros au travers
des tourillons
qui supportent le tambour à ses extrémités. Le transport du matériau à
l'extérieur du tambour,
après pulvérisation, est assuré par l'intermédiaire d'un gaz. Ce gaz est
introduit dans le
tambour du broyeur en même temps que le matériau à broyer au travers des
tourillons et il
suit un circuit lui permettant d'en ressortir. Le gaz utilisé est en général
de l'air. Il est
introduit dans le tambour, soit au niveau d'un des tourillons pour ressortir
par l'autre, après
s'être chargé de matériau en poudre, soit encore symétriquement par chacun des
deux
tourillons au travers desquels il ressort à contre-courant avec le matériau
pulvérisé en raison
de la présence d'éléments déviateurs.
Lorsque le matériau à broyer est humide, le gaz injecté est chauffé. Il assure
alors un séchage
du matériau pulvérisé qu'il transporte. Ce matériau pulvérisé a, en général,
une granulométrie
relativement étendue et il est connu de le faire traverser un séparateur qui
ne laisse passer
que les grains fins de matériau et qui recycle les grains grossiers en les
renvoyant dans le
tambour.
Le document US-A-2 285 429 décrit une installation de broyage telle que
définie ci-dessus.
Dans l'installation décrite, le gaz servant au transport du matériau pulvérisé
est introduit au
travers d'un tourillon par l'intermédiaire d'un tube creux portant la vis
d'Archimède et disposé
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coaxialement dans ce tourillon. Ce tube creux tourne sur,son axe avec le
tambour du broyeur
et il est fixé par un système de bacres à l'intérieur de ce tambour, ce qui
conduit à ce qu'au
moins certaines parties de ce système de barres soient soumises aux chocs des
boulets en
mouvement, lorsque le tambour tourne. Le soutien du tube creux est assuré par
un palier qui
doit être étanche à]a poussière que transporte le gaz propulseur une fois
chargé et qui doit
être refroidi en permanence pour évacuer les calories que le gaz apporte,
lorsqu'il a été
préalablement chauffé à des f ns de séchage.
L'installation dans un tourillon de tambour d'on tube fixé dans le tambour et
sur un palier
d'extrémïté ne favorise pas l'accès aux pièces d'usure du broyeur, tels que
notamment les
boulets, les vis d'Archimède, les barres de support de tube cxeux. Il faut
alors démonter
d'autres pièces, pour pouvoir accéder aux piàces d'usure considérées ei-
dessus, ce qui a
notamment pour conséquence d'augmenter les temps de maintenance et
d'indisponibilité du
broyeur.
La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et propose une
installation de
broyage telle que définie ci-dessus, caractérisés en ce que ladite tuyauterie
d'alirnentation en
matériau à broyer est sensiblement verticale et débouche dans ledit conduit
annulaire au
nivea.u d'un élément de guidage permettant de diriger le matériau à broyer
transinis par la
tuyauterie vers le tambour, en ce que ledit tube rigide d'injection de gaz est
maintenu
immobile et pénètre dans le tourillon en traversant depuis l'extérieur ledit
élément de guidage
et en ce que ladite sttvcture hélicoidale rigide est fixée au tourillon.
Le tube d'injection, qui est axialement introduit dans chaque tourillon à une
exbimité du
tambour, est monté sur un portique d'imm,obilisation, déplaçable par rapport à
ce tambour.
L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la
description qui suit en
liaison avec les figures évoquées ci-dessous.
La figure 1 présente une vue en coupe longitudinale d'ime installation de
broyage de
charbon.
Les figures 2 et 3 présentent respectivement une vue schématique en bout et
une coupe
schématique longitudinale d'nn raccord d'extrémité pour broyeur selon
11invention.
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WO 00/67910 PCT/FR00/01202
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L'exemple d'installation de broyage présenté sur la figure 1, comprend un
dispositif 10
d'alimentation en matériau à broyer et un broyeur à boulets 20 alimenté par ce
dispositif, le
matériau traité étant par exemple du charbon.
Le dispositif 10 comporte une trémie de stockage 1 alimentant un convoyeur à
chaîne 3 avec
les morceaux constituant le matériau à broyer. Le convoyeur est placé dans un
caisson 4 et
entraîné par un moteur 5, il amène les morceaux à broyer jusqu'à l'extrémité
supérieure d'une
tuyauterie 6 verticale ou sensiblement verticale dans lequel ces morceaux
tombent.
Le broyeur 20 comporte un tambour rotatif dont l'axe de rotation est
horizontal ou
sensiblement horizontal. Ce tambour comporte une partie centrale 11
cylindrique de
révolution se prolongeant par une partie conique 12, 13 vers chacune de ses
extrémités au
niveau de chacune desquelles est fixé un tourillon 14, 15 de support du
tambour. Les deux
tourillons sont posés chacun sur un palier 16, 17. Le tambour est entraîné en
rotation par un
moto-réducteur non représenté, il est rempli de boulets 27, en matériau dur,
par exemple en
acier, ou d'éléments durs fonctionnellement équivalents.
L'installation est préférablement symétrique, notamment en ce qui concerne les
agencements
décrits ci-dessous, qui incluent les tuyauteries verticales 6 d'alimentation
en matériau à
broyer, situés aux deux extrémités du broyeur. Comme indiqué plus haut, les
morceaux de
matériau à broyer tombent dans chaque tuyauterie, telle 6, qui débouche à
proximité d'une
extrémité de tambour où est monté un tourillon, tel le tourillon 15. A cet
effet l'extrémité
inférieure de chaque tuyauterie est connectée à un embout 7 d'un raccord
d'extrémité 8 qui
vient se raccorder au tambour à l'extrémité d'un tourillon, tel que 15, par un
embout 9 et via
un joint tournant, ces éléments étant plus particulièrement illustrés les
figures 2 et 3. Les
morceaux de matériau à broyer qui tombent dans une tuyauterie, telle que 6,
sont dirigés vers
le tambour par l'intermédiaire d'un élément de guidage 31 qui est par exemple
de type plaque
inclinée. Cet élément est ici supposé être une paroi, amovible ou non, du
raccord 8, qui vient
se positionner sous l'extrémité inférieure d'une tuyauterie et en regard de
l'ouverture que
présente un tourillon dans l'axe du tambour avec une orientation oblique par
rapport aux axes
longitudinaux respectifs de la tuyauterie et du tambour.
Un tube rigide 41 d'injection de gaz traverse le raccord de part en part pour
venir s'aligner
selon l'axe longitudinal XX' d'un tourillon dans lequel il vient se
positionner, lorsque le
raccord est en place dans le broyeur, comme on le voit sur les figures 1 et 3.
Dans la
réalisation présentée, ce tube 41 est un tube rectiligne à section
transversale d'allure
elliptique dont le grand axe est préférablement disposé verticalement, il
traverse la paroi qui
constitue l'élément de guidage 31 pour permettre l'injection de gaz dans le
tambour depuis
l'extérieur, comme symbolisé par la flèche A. Ce gaz est destiné à assurer le
transport du
matériau, après pulvérisation.
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Selon l'invention, le tube 41 est monté sur un portique d'immobilisation 42
déplaçable par
rapport au tambour qui permet donc de l'introduire simplement et de l'extraire
du tourillon 15
où il vient s'enfiler. Dans une forme préférée de réalisation le raccord 8 et
le tube 41 sont
portés par le portique 42 qui permet de les déplacer par rapport au tambour de
manière à
positionner le raccord par rapport au tourillon auquel il se connecte par un
joint tournant.
Le portique 42 est ici supposé monté sur roues. Il permet de déplacer
l'ensemble tube-raccord
avant que celui-ci ne soit immobilisé en position requise dans l'installation
vis-à-vis d'un des
tourillons du tambour. Il permet aussi de dégager totalement l'ouverture
axiale du tourillon et
du tambour par un déplacement de sens inverse.
La longueur de la portion de tube 41 qui traverse dans un tourillon 15 est
préférablement
choisie de manière que l'extrémité de ce tube ne pénètre pas dans la zone,
intérieure au
tambour, où se meuvent les boulets et les morceaux de matériau à broyer lors
de la rotation
de ce tambour. La pénétration de ce tube 41 dans un tourillon est donc limitée
de manière
que l'extrémité de ce tube, par laquelle du gaz est injecté dans le tambour,
soit logée à
l'intérieur du tourillon, légèrement en retrait par rapport au corps principal
du tambour.
Les dimensions du tube 41 sont choisies de manière à ménager un conduit 35 de
forme
annulaire entre sa paroi extérieure et la paroi intérieure du tourillon où ce
tube vient
s'introduire axialement. Ce conduit annulaire est utilisé pour le transport
des morceaux de
matériau à broyer qui sont dirigés vers l'intérieur du tambour par un élément
de guidage 31.
Une structure hélicoïdale 32, du genre vis d'Archimède, est donc fixée de
manière à tourner
autour du tube 41 avec le tourillon 15, lorsque le tambour est en rotation.
Elle est prévue
pour entraîner, vers l'intérieur du tambour, les morceaux, déviés par l'organe
de guidage, qui
se déplacent ainsi en longeant extérieurement le tube 41. Dans la réalisation
envisagée, cette
structure est préférablement rigide et dure, pour résister à la poussée des
morceaux de
matériau à broyer et aux frottements.
Dans l'exemple de réalisation proposé, le conduit annulaire 35 est également
parcouru par le
mélange constitué par du gaz et par le matériau pulvérisé. Ce parcours
s'effectue en sens
inverse de celui suivi par les morceaux de matériau à broyer. Cette
circulation en double sens
du matériau à broyer et du matériau pulvérisé est possible du fait que les
aubes de la
structure hélicoïdale 32 sont suffisamment espacés du tube 41 comme cela
apparaît sur la
figure 3. Le mélange, éjecté hors du tambour est transmis, via le conduit
annulaire et au
travers du raccord 8, vers une conduite de sortie 36 reliée à un embout 44 de
ce raccord. Ce
mélange constitué de gaz et de matériau pulvérisé est ici symbolisé par la
flèche B, il est par
exemple exploité pour l'alimentation en combustible d'une chaudière.
Dans l'exemple de réalisation proposé, le raccord d'extrémité de tambour
comporte des
embouts de raccordement à la tuyauterie verticale et à la conduite de sortie.
Les axes
respectifs de ces embouts sont dans un même plan perpendiculaire à l'axe du
tube d'injection
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de gaz qui traverse le raccord, au niveau de l'élément de guidage, ce dernier
étant ici supposé
constitué sous la forme d'un plan, obliquement disposé par rapport à l'axe du
tube et à celui
de l'embout de tuyauterie verticale.
Une entrée de gaz additionnel est éventuellement prévue pour l'alimentation
d'une boîte de
5 séchage 30, en partie haute de tuyauterie verticale 6, pour favoriser la
dessiccation du
matériau à broyer. Les débits de gaz respectifs Aa par cette boîte et A par le
tube 41 à
chacune des extrémités du tambour sont alors contrôlés de manière coordonnée
en vue
d'obtenir un débit optimal de mélange B en sortie de conduite 36.
