Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
CA 02285654 1999-10-04
WO 98/46357 PCT/FR97/00682
Perfectionnements aux broyeurs à piste annulaire et
rouleau.
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 dépiacer 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 Ies 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 décroït 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 préw 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 S % 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,
1
CA 02285654 1999-10-04
WO 98/46357 PCT/FR97/00682
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 Ia 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 Ia 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 ï 6 se compose de trois parties tronconiques, de conicités
différentes. Les
deux parties principales 16a 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
2
CA 02285654 1999-10-04
WO 98/46357 PCT/FR97/00682
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 100
° ; 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 ia 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),
3
CA 02285654 1999-10-04
WO 98/46357 PCTlFR97/00682
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 13 compris inférieur à 5°. Il 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.
4
