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BREVET D'I N V E N T I O N
Monsieur Joseph Herbert James WOOD.
"PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES ET MACHINES DESTINES AU BROYAGE, AU MALAXEE :ET AUX OPERATIONS ANALOGUES"
Cette invention a trait à un procédé et à une machi- ne destinés au broyage, au malaxage et aux opérations analo- gues et a pour objet un procédé et une machine de broyage per- fectionnés dans lesquels la matière à traiter est introduite à lune des extrémités de la machine à l'état brut, le volume de matière traversant la machine est déterminé automatiquement par la construction et le degré de finesse est aussi un fac teur prédéterminé, la matière sortant de l'appareil à l'état fini,
L* invention a trait aux machines de broyage ou de malaxage dans lesquelles la matière qui doit être broyée ou malaxée passe entre (et est traitée par)
un organe rotatif et un organe fixe, le premier étant soumis à l'influence supplé- mentaire d'une force centrifuge.
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Par opposition à ce qui a lieu dans les machines antérieures de ce type, la matière traitée par le procédé sui- vant l'invention est non seulement entraînée progressivement et automatiquement le long des surfaces du broyeur, mais si- multanément soumise à une action de broyage progressive, de sorte que chaque particule est traitée et que des dimensions sont réduites d'un maximun à un minimun, ce qui a comme ré sultat que la matière broyée ou malaxée finale est uniforme, homogène et composée de particules de mêmes dimensions, la machine suivant 1'invention comprend essentiel- lement deux organes cylindriques disposés suivant le même axe, l'un à 1'ntérieur de l'autre. un espace annulaire prédéer miné étant ménagé entre la face externe du cylindre interne et la face interne du cylindre externe,
le cylindre interne constituant le rotor, tandis que le cylindre externe consti- tue le stator et est fixé à un support rigide. Le rotor est muni de tiges ou barres de broyage qui sont disposées libre- ment sur sa surface dans des plans radiaux et qui peuvent se mouvoir vers l'extérieur sous l'influence de la force centrifuge, la matière à broyer ou à malaxer passant automa- tiquement d*une trémie, prévue à 1'une des extrémités de la machine, à l'intérieur de cette machine et étant contrainte de traverser le passage annulaire ménagé entre les surfaces externe et interne des deux cylindres. Pendant cette opéra- tion, la matière avance progressivement et est broyée dans la machine dont elle s'écappe finalement à 1'extrémité oppo- sée à létat voulu.
Quoique les caractéristiques essentielles de l'in... vention soient les mêmes que pour le broyage ou le malaxage au mouillé et pour le broyage ou le malaxage à sec, de fai. bles modifications sont apportées au mécanisme d'alimentation et à la construction des barres de broyage suivant que la ma- tière brute est mouillée ou sèche, comme il sera décrit ci- après d'une façon plus détaillée.
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Pour mieux faire comprendre l'invention, on la décrira ci- après en se référant au dessin annexé qui représente le mode d'exécution préféré de la machine de réalisation :
Fig.l est une coupe verticale longitudinale de cette ma- chine destinée au broyage et (ou) au malaxage à sec.
Fig.2 est une vue en bout du distributeur d'alimentation placé à l'extrémité d'admission de la fig.l.
Fig. 3 est une coupe verticale longitudinale d'une machine à broyer et à malaxer les matières humides.
Fig,4 est une vue en bout avec une coupe verticale @ partielle suivant A-A cette figure représentant d'au- tres constructions de barres ou tiges de broyage.
Fig. 5 montre le détail des encoches à barre de broyage du rotor.
Fig. 6 montre le détail d'une variante en coupe verticale.
Dans la fig.l, une boîte ou stator cylindrique 1 est muni de plaque extrêmes ou converoles équivalents 2,2a qui comportent des coussinets 3 servant à supporter l'arbre de commande 4 portant le rotor ou organe interne 5. Cet organe 5 est préférablement établi comme représenté, d'une seule pièce composée d'un corps cylin- drique 5a (fig.4) présentant des encoches qui reçoivent les bar- res ou tiges de broyage 7, ce corps étant maintenu par les flas- ques 8 calées ou goupillées sur l'arbre 4,, le tout étant assem- blé à l'aide d'un écrou 9 monté sur cet arbre; celui-ci est ac- tionné par une poulie 10 de toute manière commode et à la vites- se désirée.
La matière à broyer est introduite à l'état concas- sé ou grossièrement broyé dans la trémie 11 qui est munie de tout dispositif propre à régler 1'orifice de sortie ménagé dans ou sur la plaque ou couvercle 2 la grosseur des morceaux étant telle quelle passent par les ouvertures pratiquées obliquement à la périphérie du flasque 8 situé à l'extrémité d'alimentation et auquel la matière est amenée par des saillies en forme d'éventails 13 également disposées sur le flasque 8 (fig.S),
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Comme le broyage des matières grossières telles que la silice, les barytes, la bauxite, etc..... engendre une chaleur considérable, il est bon de refroidir 1'arbre 4 et le rotor 5,
ce qui s'obtient en perçant dans larbre 4 des conduits 14 pour le passage d'un fluide réfrigérant, 1'extrémité 4a de l'arbre 4 étant prolongée et se terminant par un presse-étoupe 15 dont le couvercle 16 est muni d'un tuyau d'alimentato 17 pour 1'ad mission de fluide réfrigérant dont la circulation peut être basée sur tout principe thermostat! que ou déterminée par une petite roue ou pompe équivalents (non représentée) actionnée par l'arbre 4. Le stator peut aussi être muni d'une chemise à eau, si on le désire.
Le fonctionnement de la machine est le suivant :
On introduit la matière à broyer ou à malaxer dans la tré- mie 11, d'ou elle descend sous Inaction de la pesanteur à l'ou- verture 2d du couvercle 2, Elle est alors immédiatement soumise à 1'influence de 1'arbre rotatif 4 des palettes 13 et des enco- ches 12 du flasque 8 du rotor 5, ces organes la refoulant sous Inaction de la force centrifuge dans 1'espace annulaire 18 (fige 4) existant entre le stator let le rotor 5 et ou elle est sou- mise à l'effet d'écrasement des barres, tiges ou rouleaux 7.
Ceci a pour effet que les barres, tiges ou rouleaux 7 montés li brement s'abaissent au point d'entrée de la matière et cessent d'être parallèles à l'axe du rotor, de telle sorte qutils pren- nent la position représentée en pointillé (fig.L).Au fur et à mesure qutelle est broyée, la matière est entraînée par 1'ef fet combiné de la poussée de la matière fraîche admise, du cou- rant d'air déterminé par la rotation ainsi que de 1* inclinai- son des barres de broyage.
Pendant que le rotor tourne, la for- ce centrifuge exercée sur les barres 7 est transmise à la ma- tière avec laquelle elles entrent en contact, de sorte que non seulement cette matière est entraînée progressivement, mais est aussi soumise à un effet d'écrasement ou de broyage qui est pro- portionné automatiquement à la grosseur des particules du pro-
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duit précédemment broyé, rappel d'air déterminé par le mou- vement du rotor 5 et de ses accessoires facilite 1'entraine ment des particules qui peuvent être transportées par ce moyen Jusque lextrémité d'éjection 15 de la machine, ce qui débarras- se lespaoe annulaire 18 de la matière inutile qui a déjà été pul- vérisée au degré désiré,
La fig.3 représente l'application de l'invention au broya- ge et au malaxage des peintures, couleurs à 1'huile détrempes, bouillies et matières analogues. Dans ce mode de réalisation, la trémie dadmission occupe la position représentée, la matière pénétrant dans l'espace 18 et étant broyée ou malaxée dans son passage le long de cet espace. Comme le broyage au mouillé a tendance à s'effectuer dans des zones définies de la surface du stator, on fait en sorte que l'ensemble du rotor effectue un mouvement alternatif à l'intérieur du stator.
Ceci s'ob tient en munissant 1'arbre de commande 4 d'une gorge 20 dans laquelle est engagé un galet de commande SI monté dans une cha- pe 22 fixée à un arbre 23 qui reçoit un mouvement de va-et-vient d'un dispositif à came (non représenté) que renferme une boîte à engrenage 24 l'arbre principal de ce dispositif étant ac- tionné par une poulie 25 solidaire de l'arbre 4, laquelle pou- lie actionne à son tour une poulie 26 montée sur l'arbre 27 de la botte à engrenage 24 la boîte 24 permet d'obtenir tout @ nombre désiré de mouvements de va-et-vient du rotor par rap- port au nombre de tours.
On se reportera maintenant à la fig,4, qui représente la disposition des barres ou tiges de broyage. Dans le cas d'une matière grossière et sèche, la tige ronde 7 est préférable. Cet- te tige est logée dans une encoche 29 du corps du rotor 5. La tige tourne en sens inverse du rotor lui-même. lorsque le broy- age a lieu, une certaine partie de la matière à broyer ou à malaxer est contrainte de pénétrer dans 1'encoche et subit une action de broyage supplémentaire au contact de la face de ltencoohe,
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Il est avantageux de faire en sorte que le coté ou les fa ces des encoches convergent vers le fond, le point de con- vergence étant excentrée comme représente par les lignes pointillées de la fig.5.
Cette disposition offre un passage plus grand pour la sortie de la matière que l'entrée et é- vite par conséquent l'obstruction qui pourrait autrement se produire.
Dans le cas du broyage au mouillé,, et spécialement dans le cas de vernis, on peut faire usage d'une barre à bords vifs 7a ou 7b qui, pendant la rotation du rotor; est projetée vers l'extérieur et soumet les particules en suspension dans un agent quelconque à un broyage plus fin que ne le ferait un rouleau en raison du fait qu'elle ne tourne pas et a plutôt pour effet d'exercer une action de trituration sur les particules recouvrant à la façon d'une pellicule la sur- face du stator sur laquelle elles agissent. la fig.6 représente un autre type de machine muni d'un rotor 5 et d'un stator 1 allant en se rétrécissant et com- portant aussi des encoches 29 et des éléments broyeurs 7 allant en se rétrécissant.
Des machines ainsi construites se prêtent particulièrement à leur emploi dans la position verticale et sont éminemment appropriées à la pulvérisa- tion de matières friables telles que le charbon, le coke, etc... Toutefois, lorsqu'elles sont employées verticale- ment, aucun eutraînement ne peut avoir lieu avant que le rotor ait été mis en mouvement.
Dans certains modes d'exécution, un courant d'air sup- plémentaire peut être admis au broyeur à sec, soit à l'ex- trémité d'alimentation, soit en un point intermédiaire si- tué entre cette extrémité et l'orifice d'échappement, et pour empêcher l'obstruction des oonduits dadmis'sion, on peut insérer dans la trémie des dispositifs d'alimentation rotatifs dont le rôle est de faire passer ou de briser des morceaux trop gros qui auraient autrement tendance à ob-
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struer le conduit d*alimentation,
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Il ressort de ce qui précède que le volume des matières mouillées ou sèches traitées dépend de la largeur de l'es- pace annulaire ménagé entre le stator et le rotor.Dans les applications où il suffit de réduire la grosseur des grains d'une matière,
comme c'est le cas du sable de moulage, on peut augmenter la largeur dudit espace, ce qui augmente la pro- duction volumétrique dans la même proportion. Par conséquent, si l'on veut un broyage et un malaxage fins, on diminue la largeur de l'espace annulaire. De plus, la longueur de l'or- gane broyeur détermine dans une certaine mesure la finesse de la matière après le traitement, et le temps pendant le- quel le traitement s'effectue. Dans la construction des ma- chines suivant l'invention, il est donc possible de détermi- ner à l'avance le volume de la matière traitée et sa finesse lorsqu'on connait les propriétés de la matière brute.