<Desc/Clms Page number 1>
BREVET D'INVENTION PERFECTIONNEMENTS AUX BROYEURS.
La présente invention est relative aux broyeurs, et plus particulièrement aux broyeurs du type dans lequel les dispositifs broyeurs comprennent une ou plusieurs séries annulaires d'éléments broyeurs, de préférence des boulets, qui coopèrent avec des surfaces de broyage, dont au moins une tourne dans un plan horizontal pour actionner les boulets. Le dit broyeur est particulièrement destiné à tre utilisé pour le broyage de matières non métalliques, telles que la houille, les calcaires et la braque de ciment, et il convient parfaitement soit pour le broyage par voie humide, soit pour le broyage à sec.
L'invention a pour but l'obtention d'un broyeur de type simple au point de vue mécanique et pouvant être fabriqué à un prix bien inférieur à ceux dont on peut disposer actuellement pour des usages similaires. A cet effet, la fonte est utilisée comme princi-
<Desc/Clms Page number 2>
pal matériau de construction, et le broyeur comporte un nombre minimum d'organes en acier ou en alliage. Parmi les caractéristiques mécaniques les plus importantes du présent broyeur on peut citer la disposition des mécanismes de broyage et de commande sous la forme d'ensembles séparés, supportés indépendamment et à centrage automatique.
L'ensemble du mécanisme de commande peut être monté et installé ou enlevé en une seule pièce sans déranger les éléments broyeurs, auxquels on peut ainsi avoir facilement accès. Pour assurer un broyage efficace et régler la grosseur des particules, on préfère effectuer le broyage de la matière dans deux étages au moins, par l'utilisation de deux ou d'un plus grand nombre de séries de boulets broyeurs et de surfaces de broyage avec lesquelles ils coopèrent et, contrairement à la façon d'opérer usuelle, d'exercer la pression maximum sur les éléments broyeurs employés dans le premier étage de l'appareil.
Dans ce but, les surfaces ou disques de broyage rotatifs sont mobiles verticalement, et leur poids combiné, ainsi que le poids des boulets du second étage ou des autres étages de l'appareil, sont supportés par les boulets broyeurs du premier étager*, Ce poids est moindre que celui désirable pour effectuer la première phase du.broy- age, et la pression supplémentaire requise est exercée par des éléments élastiques réglables, ce qui non seulement permet l'application des pressions les plus favorables pour les phases secondaires, mais permet également d'exercer la pression supplémentaire sur les éléments broyeurs du premier étage.
Ainsi, l'effet de broyage du premier étage est considérablement augmenté si on le compare à celui des anciens types de broyeurs, et le broyage final est effectué dans le ou les étages secondaires, dans lesquels une pression plus faible est requise, de sorte que les grosseurs des particules sont plus uniformes et que la force motrice exigée est relativement faible, En outre, la pression exercée par les éléments élastiques, ainsi que le poids des boulets et des couronnes rotatives sont transmis à la couronne fixe, de sorte que l'ensemble du dispositif de broyage peut être enlevé comme une seule pièce pour accélérer les réparations ou les remplacements d'organes.
Ainsi, au lieu d'employer plusieurs sup-
<Desc/Clms Page number 3>
ports pour les éléments broyeurs, ainsi que cela est le cas à l'ordinaire, la couronne fixe forme le seul support utilisé, et le broyeur constitue en conséquence une maohine à roulements à billes et à centrage automatique.
La disposition symétrique des mécanismes de commande et de broyage autour de l'axe vertical du broyeur assure une grande simplicité de construction, maintient l'alignement, diminue les vibrations, et, par conséquent, réduit l'usure des organes actifs et assure un fonctionnement silencieuse'
Les dispositifs de commande et de réduction de vitesse sont établis de façon que les boulets soient entraînés dans leurs chemins de roulement à une vitesse correspondant approximativement à la vitesse de chute de la matière sur les surfaces de broyage, car si les boulets se meuvent trop rapidement, ils s'usent simplement sans permettre d'obtenir un meilleur résultat;
inversément, si la vitesse est trop faible, les particules grossières tombant par pesanteur glisseront entre les boulets et passeront à l'étage suivant ou sortiront du broyeur avant que le broyage à la finesse désirée soit effectué,*,
La disposition verticale des dispositifs de broyage et de commande, avec ce dernier à la partie supérieure, permet d'utiliser un dispositifsimple et efficace pour le triage par voie humide ou sèche, et l'entraînement des matières pulvérisées.
Dans le broyage par la voie sèche, l'appareil de triage à l'avantage qu'au lieu d'envoyer le courant d'air à ravers le broyeur, ou d'envoyer de l'air balayant le broyeur même, l'air est attiré dans ce broyeur au-dessous des éléments de broyage, de sorte que les fines sont déchargées sans entraîner des particules grossières avec elles. Ce principe de triage est conservé dans le broyage de matières humides, car le volume d'air ou de gaz chauffé employé pour le séchage est réglé de façon que les éléments de broyage ne soient pas balayés par l'air. Une disposition analogue d'organes est employée pour le broyage par voie humide, ainsi qu'il apparaîtra plus en détail ci- après.
<Desc/Clms Page number 4>
En général, le nouvel appareil, dans sa forme préférée, comprend une enveloppe cylindrique constituée par des pièces qui sont centrées automatiquement à l'aide de parties en forme de V et de rainures correspondantes ménagées dans les surfaces adjacentes, cette disposition permettant de simplifier l'usinage et.de maintenir les organes en alignement, La pièce inférieure de l'enveloppe cylin- drique porte la couronne de broyage fixe, et une pièce centrale de .Ladite enveloppe porte le support pour les paliers principaux du dispositif de commande. Le mécanisme de commande comprend de préférence un moteur vertical du type à roulements à billes, fixé par sa collerette à la surface supérieure de l'enveloppe.
L'arbre du moteur peut porter une poulie pour actionner un dispositif d'alimentation de tout type approprié, qui distribue un courant continu de matière aux éléments broyeurs. L'arbre du moteur porte également un pignon en acier trempé, qui entraine deux ou un plus grand nombre de roues d' engrenage intermédiaires disposées en regard l'une de l'autre.
Les roues d'engrenages intermédiaires entraînent une couronne dentée portée par un croisillon, ce dernier étant supporté et fixé à l'arbre de commande principal des éléments broyeurs. Cet arbre comporte une collerette à son extrémité supérieure et est fraisé pour recevoir le chemin de roulement supérieur d'un palier de butée à billes porté par un support entre les pièces centrale et supérieure de l'enveloppe. La partie supérieure de l'arbre principal est cylindrique et porte un palier radial disposé dans une cavité centrale ménagée dans le dit support. Une garniture appropriée est prévue au-dessous du palier, afin d'empêcher l'entrée de poussières le long de l'arbre principal et dans le mécanisme de commande.
La partie inférieure de l'arbre principal a une section transversale carrée ou autre section angulaire, et est entourée par deux couronnes ou disques broyeurs mobiles verticalement sur cette partie inférieure de l'arbre principal et présentant des ouvertures centrales légèrement plus grandes que l'arbre, de sorte qu'un mouvement latéral limité est permis pour maintenir l'alignement désiré des surfaces de broyage, sans tenir compte des défauts de fabrication
<Desc/Clms Page number 5>
et de l'effet de l'usure, ainsi qu'il apparaitra plus en détail ciaprès, Ce mouvement limité permet également à une couronne de broyage rotative de s'élever pour permettre aux boulets d'évacuer des débris de fonte ou autres matières étrangères sans endommager les éléments broyeurs,
La surface inférieure de la couronne de broyage supérieure mobile présente une surface de broyage circonférentielle trempée à laquelle on donne la courbure voulue pour correspondre en principe à la courbure d'une série annulaire de boulets broyeurs.- Ces boulets sont portés dans une gorge analogue formée dans la surface supérieure d'une couronne de broyage fixe, assujettie entre les pièces inférieure et centrale de l'enveloppe cylindrique.
Le second étage comprend une surface trempée de même courbure, présentée par la surface inférieure de la couronne, et, conjointement avec une gorge pratiquée dans la surface supérieure d' une seconde couronne de broyage mobile, elle forme un chemin de roulement pour les boulets du second étage.
Les deux couronnes de broyage mobiles sont attirées l'une vers l'autre par des tiges portant des ressorts de compression, de sorte que ia pression sur les boulets broyeurs peut 'être réglée suivant les caractéristiques de la matière à broyer.
Pour trier et faire avancer les matières broyées sèches, la couronne de broyage inférieure mobile comporte une sorte de dame ou barrage circulaire, réglable verticalement pour contrôler la finesse de la matière déchargée. L'air pour balayer et faire avancer la matière entre dans le broyeur par une série circulaire d'orifi- ces ménagés dans l'enveloppe au-dessous de la couronne rotative inférieure, sous l'action d'un ventilateur, dont l'enveloppe ferme l'extrémité inférieure de l'enveloppe du broyeur. Pour actionner le ventilateur, un arbre portant un pignon et fixé à l'arbre du moteur, est pourvu d'un prolongement d'accouplement auquel l'arbre du ventilateur est fixé.
Cet arbre s'étend à travers un alésage central de l'arbre principal et est centré dans une portée radiale présentée par le fond de l'enveloppe du ventilateur, ce dernier étant fixé à l'arbre du ventilateur immédiatement au-dessus de la
<Desc/Clms Page number 6>
dite portée. Le ventilateur est ainsi entrainé à la pleine vitesse, sous charge, du moteur,, vitesse qui peut avantageusement être de 690 révolutions par minute, tandis que les boulets sont entraînés à une vitesse correspondant à la chute de la matière sous l'effet de la pesanteur, comme décrit ci-dessus.
A l'aide de cette disposition, les grosseurs des particules peuvent être étroitement contrôlées et la grosseur des particules du produit sera beaucoup plus uniforme, comparativement à celle obtenue avec des broyeurs d'autres types, car le courant d'air ne balaye pas les éléments broyeurs et entraine avec lui les particules grossières.
Pour le broyage par voie humide, la disposition générale des organes est la même. Une pompe pour mélange semi-fluide, remplace le ventilateur et est disposée au même emplacement et actionnée d'une manière analogue; les orifices ménagés dans l'enveloppe sont supprimés, et une seconde dame ou barrage réglable est porté par le bord intérieur de la couronne de broyage fixe pour contrôler la finesse de la matière provenant du premier étage de l'appareil.
La construction du présent broyeur se prête également par- ticulièrement bien au broyage efficace de matières humides, telles que du charbon tout venant, et seuls de légers changements dans la construction et de légères additions sont, nécessaires. Les orifices d'admission d'air sont entourés par une enveloppe en spirale ou boite à vent, dans laquelle de l'air ou un gaz, de préférence préalablement chauffé,, et provenant d'une source appropriée quelconque, est chassé ou attiré dans le broyeur.
L'air est admis en volume suffisant de façon que, en plus de la quantité requise par le ventilateur du broyeur pour faire avancer la matière, un contre-courant soit attiré vers le haut à travers la matière qui descend pour faire évaporer l'humidité libre ou se trouvant à la surface de la matière, Le volume et la vitesse de l'air de séchage sont maintenus au minimum né- cessaire pour assurer un broyage efficace-;, L'air de séchage est at- tiré du broyeur au-dessus des éléments broyeurs par le ventilateur aspirateur usuel, et est envoyé dans un séparateur d'air de tout ty-
<Desc/Clms Page number 7>
pe approprié pour récupérer les poussières en suspension.
On comprendra notamment qu'en maintenant ce contre-courant à faible vitesse, le balayage par l'air des éléments broyeurs est évité, et que l'opération ne doit pas 'être confondue avec les procédés usuels de triage par l'air, ou de broyage en circuit fermé.
Afin que l'invention soit mieux comprise, on se reportera au dessin annexé, dans lequel :
La fig. 1 est une élévation, partie en coupe, de la forme de réalisation préférée de l'invention. La fig. 2 est une @ élévation partielle analogue d'une forme modifiée de broyeur, convenant pour le broyage par voie humide.
La fig: 3 est une élévation analogue du broyeur établi pour le broyage de matières humides.
En se reportant au dessin et tout d'abord à la fig. 1, on voit que l'appareil oonsiste en une enveloppe cylindrique 1 comprenant une partie inférieure 2, une partie centrale 3 et une partie supérieure 4, la partie inférieure 2 présentant une collerette ou rebord annulaire 5 qui sert de plaque de base pour l'appareil.
Une couronne de broyage fixe 6 est fixée entre les parties inférieure et centrale de l'enveloppe 1, et un support principal 7 est assujetti entre les parties centrale et supérieure de la dite enveloppe 1, chacun des éléments décrits ci-dessus étant centrés par des parties 8 en forme de V qui correspondent à des rainures ménagées dans les surfaces adjacentes, et les parties de l' enveloppe 1 ainsi que la couronne fixe. 6 et le support 7 sont fixés par les boulons usuels qui les traversent complètement, mais dont plusieurs s'étendent seulement à travers la collerette inférieure de la partie supérieure 4 et le support 7. L'enveloppe est fermée à son sommer à l'aide d'un couvercle 9, présentant des bossages 10 auxquels une collerette d'un moteur vertical, indiqué en 11, est fixée de la manière usuelle.
L'ensemble du dispositif de commande est disposé dans un
<Desc/Clms Page number 8>
compartiment formé par la partie supérieure 4 de l'enveloppe l, le support 7 et le couvercle 9* L'arbre du moteur porte une poulie 12 destinée à recevoir une courroie 13 pour actionner un dispositif d' alimentation indiqué dans son ensemble pn 14, ce dispositif d'alimentation débouchant en 15 dans la partie centrale 3 de l'enveloppe 1.
L'arbre du moteur porte également un pignon en acier trempé 16, qui actionne des roues d'engrenage intermédiaires 17 et 18, disposées en regard l'une de l'autre et portées par des paliers présentées par des arbres verticaux appropriés fixés au couvercle 9, Les roues d'engrenage 17 et 18 sont en prise avec une couronne dentée 20, portée par un croisillon 21, ce dernier éant fixé à une collerette formée sur l'extrémité supérieure de l'arbre de commande principal 22. La dite collerette est évidée pour recevoir le chemin de roulement supérieur d'un palier de butée à billes 23, dont le chemin de roulement inférieur est porté par le support 7.
L'extrémité supérieure de l'arbre de commande principal 22 est cylindrique et est entourée par un palier radial à rouleaux 24, disposé dans un alésage central du support 7: Au-dessous de ce palier, une rainure est ménagée en 25 pour recevoir une garniture de tout type approprié, afin d'empêcher l'entrée de poussières le long de l'arbre et dans le mécanisme de commande. On voit ainsi qu' en enlevant les boulons qui traversent les trois collerettes et en soulevant la partie supérieure 4 de l'enveloppe 1, l'ensemble du mécanisme de commande peut être enlevé en une seule pièce pour permettre d'avoir facilement accès aux éléments broyeurs (décrits plus loin), et qu'en enlevant le moteur 11 et le couvercle 9, on peut avoir accès aux divers éléments des mécanismes de commande et de réduction de vitesse.
L'extrémité inférieure de l'arbre principal 22 a une section transversale carrée ou autre section angulaire, et s'étend à' travers des ouvertures centrales formées dans des couronnes ou disques de broyage mobiles 26 et 27 , les dites ouvertures étant légèrement plus grande que l'arbre, de sorte que les couronnes peuvent a-
<Desc/Clms Page number 9>
voir un mouvement vertical ainsi qu'un mouvement horizontal limi- tés, quels que soient les défauts de fabrication ou l'usure normale des éléments broyeurs. La surface inférieure de la couronne de broyage 26 présente une gorge circonférentielle 28, ayant une courbure correspondant à la série annulaire de boulets broyeurs 29, qui se déplacent dans une gorge formée dans la surface supérieure de la couronne fixe 6.
La surface inférieure de la couronne fixe b présente également une gorge circonférentielle correspondant à la gorge 28 de la bague mobile 26, pour former le chemin de roulement supérieur pour une seconde série de boulets 30, qui sont portés dans un chemin de roulement analogue, ou surface de broyage, présenté par la surface supérieure de la couronne 27. Chacune des dites surfaces de broyage ou chemins de roulement'est de préférence trempé, et il y a lieu de remarquer que la construction est telle que les pièces de fonte peuvent être obtenues sans utiliser de moules angulaires.
Les couronnes rotatives 26 et 27 sont percées d'ouvertu- res pour recevoir une série de tiges 31, portant des ressorts de compression 32, dont la compression peut être réglée par des colliers réglables et des écrous indiqués dans leur ensemble en 33.
On voit que la couronne de broyage fixe 6 supporte le poids des couronnes de broyage rotatives 26 et 27, conjointement avec les boulets broyeurs 29 et 30 des premier et second étages de broyage, de sorte que l'effet de broyage est beaucoup plus accen- tué que dans les anciens types de broyeurs. Le poids de ces éléments est de préférence moindre que celui nécessaire pour effectuer la première phase du broyage, et la pression supplémentaire est transmise aux boulets 29 du premier étage par l'effet des ressorts 32 portés par les tiges 31.
En conséquence, la pression sur les boulets 30 du second étage peut être maintenue au minimum nécessaire pour achever le broyage, et sans supporter une charge excessive, ce qui n'aurait aucun effet appréciable sur le broyage, mais exigerait simplement une force motrice plus grande et augmenterait l'usure, On comprendra qu'avec de nombreuses matières, une seconde phase
<Desc/Clms Page number 10>
de broyage peut être effectuée plus économiquement par un degré d'attrition plus élevé par rqpport à l'effet de broyage, et, en conséquence, bien que les boulets 30 soient représentés comme ayant la même dimension que les boulets 29, le second étage de l'appareil peut comprendre un plus grand nombre de boulets plus petits pour augmenter le nombre de lignes de contact,
Afin de régler le degré de finesse,
une sorte de dame ou barrage circulaire 34 est fixé au bord extérieur de la couronne de broyage 27, ce barrage étant fixé d'une manière réglable en ce qui concerne sa hauteur à 1'aide de via de réglage 35. En augmentant la hauteur du barrage par rapport à la couronne fixe, la matière se déversant par dessus ce barrage sera d'une finesse plus grande et on comprendra qu'étant donné que les éléments broyeurs ne sont pas balayés par l'air, le produit sera d'une uniformité inusitée.
Au-dessous de la couronne rotative 27,la partie inférieure 2 de l'enveloppe du broyeur présente une série circulaire d'orifices d'air 36, à travers lesquels de l'air pour balayer et faire avancer la matière est envoyé à l'aide du ventilateur 37. L'enveloppe de ce ventilateur comporte une partie supérieure conique 38 qui ferme le côté inférieur du broyeur.
Entre la base du broyeur et la partie conique 38 est interposée une grille 39, qui peut être une pla- que perforée et dont la section totale des ouvertures est de préférence au moins égale à la section des orifices 36, pour diminuer la résistance au passage de l'air, les ouvertures étant suffisamment petites pour arrêter les débris de matière ayant des grosseurs susceptibles d'endommager le ventilateur, et cette matière pouvant être enlevée à travers les orifices 36. Le ventilateur est actionné par un arbre 40, qui s'étend vers le haut à travers un alésage 41 formé dans l'arbre de commande principal 22 et est fixé au moyeu du pignon 16. L'extrémité inférieure de l'arbre est supportée pour pouvoir tourner dans un palier à billes 42, porté par la partie inférieure 43 de l'enveloppe du ventilateur.
On voit ainsi que le moteur 11 actionne le ventilateur 37 à sa vitesse maximum sous charge, alors que les boulets broyeurs sont entrainés circonférentiellement par rapport
<Desc/Clms Page number 11>
au broyeur à une vitesse qui correspond de préférence à la vitesse de chute par pesanteur de la matière sous l'effet du mécanisme de réduction de vitesse décrit ci-dessus.
Le fonctionnement de l'appareil sera évident d'après la description donnée ci-dessus, mais on comprendra que la matière déchargée par le dispositif d'alimentation 14 dans la partie centrale 3 de l'enveloppe cylindrique 1 tombe sur la surface supérieure de la couronne rotative 26, qui distribue la matière autour des éléments broyeurs du premier étage. La matière qui tombe passe entre les boulets 29, et tombe ensuite à travers l'espace compris entre le bord intérieur de la couronne fixe 6 et la surface extérieure de la couronne mobile 27, dont la partie inférieure s'incline vers l'extérieur pour guider la matière jusqu'au chemin de roulement des boulets 30.
Pour faire varier la'pression des éléments broyeurs, la compression des ressorts 32 est modifiée à l'aide des écrous 33, auxquels on peut avoir accès par les orifices d'admission d'air 36, et le degré de finesse est finalement déterminé par le soulèvement du barrage 34.
Comme on le verra plus clairement fig, 2, de faibles changements sont simplement nécessaires dans les organes ou dans leur disposition pour permettre au broyeur d'effectuer un broyage par voie humide. Dans ce but, de l'eau peut être ajoutée aux matières entrant dans le broyeur, ou cette eau peut âtre introduite par un ajutage indiqué dans son ensemble en 44, Un barrage circulaire supplémentaire 45 est prévu et fixé d'une manière réglable au bord intérieur de la couronne de broyage fixe 6 pour régler la finesse du produit déchargé du premier étage.
Comparativement à la disposition représentée fig. l, la partie inférieure 2 de l'enveloppe 1 est pleine, et une pompe 46, pour mélanger semi-fluide, remplace le ventilateur 37, Cette pompe peut être actionnée de la même manière, et l'arbre 40 est porté de même dans un palier 47 disposé dans le fond de l'enveloppe de la pompe.
Il est entendu que, bien que la forme de réalisation préférée de l'invention ait été décrits et représentée comme comprenant
<Desc/Clms Page number 12>
deux étages de broyage, un ou plusieurs étages supplémentaires peuvent être utilisés, lorsque les caractéristiques de la matière à broyer et la finesse du produit désiré rendent désirable l'emploi de deux ou d'un plus grand nombre d'étages secondaires. Une disposition de ce genre est représentée fig.3, dans laquelle on a également montré les changements et additions nécessaires pour permettre au broyeur de broyer des matières humides, telles que du charbon tout venant Il est entendu que ces changements et additions sont également applicables à un broyeur à deux étages du type représenté fig. 1.
Dans cette disposition, une partie supplémentaire ou intermédiaire de l'enveloppe est prévue en 48 pour constituer un espace pour le troisième étage, lequel comprend une couronne de broyage supplémentaire fixe 49, présentant une surface supérieure inclinée 50 pour détourner la matière qui descend sur la surface extérieure d'une troisième couronne de broyage mobile 51, La surface inférieure de la couronne fixe présente une gorge circonférentielle, analogue à celles décrites ci-dessus, et la surface supérieure de la couronne 51 comporte une gorge analogue pour former un chemin de roulement pour les boulets 52.
Les tiges à ressort 31 sont de préférence renversées, les ressorts 33 sont disposés à la partie supérieure pour éviter de venir gêne la couronne rotative 51, et des tiges à ressort supplémentaire 53,disposées alternativement suivant le même cercle, mais, ayant une longueur plus grande que les tiges 31, sont prévues pour supporter la couronne rotative 51 et exercer la pression désirée sur les boulets 52.
En raison de la longueur plus grande de l'arbre 40 du ventilateur et de l'arbre de commande principal 22, qui a été prolongé afin d'actionner la couronne 51, un palier de guidage 54 entoure l'arbre 40 et est maintenu dans un alésage formé à la partie inférieure de l'arbre 22.
Pour sécher la matière humide, de l'air préalablement chauf- fé et provenant de toute source appropriée, est chassé ou attiré dans une enveloppe en volute ou boite à vent 55 et entre par les orifices 36, La couronne de broyage inférieure 51 présente une série circulai-
<Desc/Clms Page number 13>
re d'ouvertures 56, et la couronne 27 présente des ouvertures 57.
La section des dites ouvertures est moindre que celle des ouvertures 58 ménagées dans la couronne de broyage supérieure 26, de sorte - que l'air attiré vers le haut à travers le broyeur et finalement dé- chargé à travers l'ouverture 59,par suite de l'action du ventilateur aspirateur usuel (non représenté), sera divisé lors de son.passage à travers les second et troisième étages, et une partie de cet air passera entre les boulets des dits étages. La section plus grande des ouvertures 58 oblige en principe la totalité de l'air à passer par dessus la chicane 60 formée sur la surface supérieure de la couronne 26, cette chicane servant à limiter la quantité de fines sortant par l'ouverture 59, et également à empêcher la matière en- trant par le dispositif d'alimentation de mettre en court-circuit le premier étage par les ouvertures 58.
L'air chargé d'humidité et sortant du broyeur peut être conduit, à partir de l'ouverture
59, jusqu'à tout type approprié de séparateur d'air (non représenté) pour récupérer les fines particules qui peuvent être en suspension.
<Desc / Clms Page number 1>
PATENT OF INVENTION IMPROVEMENTS TO CRUSHERS.
The present invention relates to grinders, and more particularly to grinders of the type in which the grinding devices comprise one or more annular series of grinding elements, preferably balls, which cooperate with grinding surfaces, at least one of which rotates in. a horizontal plane to actuate the balls. Said crusher is particularly intended to be used for the grinding of non-metallic materials, such as coal, limestone and cement, and it is perfectly suitable either for wet grinding or for dry grinding.
The object of the invention is to obtain a crusher of a type which is simple from a mechanical point of view and which can be manufactured at a price much lower than those currently available for similar uses. For this purpose, cast iron is used as the main
<Desc / Clms Page number 2>
pal material of construction, and the crusher has a minimum number of steel or alloy parts. Among the most important mechanical characteristics of the present mill is the arrangement of the milling and control mechanisms as separate, independently supported and self-centering assemblies.
The entire operating mechanism can be mounted and installed or removed in one piece without disturbing the grinding elements, which can thus be easily accessed. To ensure efficient grinding and control of the particle size, it is preferred to perform the grinding of the material in at least two stages, by the use of two or more sets of grinding balls and grinding surfaces with which they cooperate and, contrary to the usual way of operating, to exert the maximum pressure on the grinding elements employed in the first stage of the apparatus.
For this purpose, the rotating grinding surfaces or discs are movable vertically, and their combined weight, as well as the weight of the balls of the second stage or of the other stages of the apparatus, are supported by the grinding balls of the first stage *, This weight is less than that desirable for carrying out the first stage of grinding, and the additional pressure required is exerted by adjustable elastic members, which not only allows the most favorable pressures to be applied for the secondary stages, but also allows also to exert additional pressure on the crushing elements of the first stage.
Thus, the grinding effect of the first stage is greatly increased when compared with that of the old types of grinders, and the final grinding is carried out in the secondary stage (s), in which a lower pressure is required, so that the particle sizes are more uniform and the driving force required is relatively small, In addition, the pressure exerted by the elastic members, as well as the weight of the balls and the rotating rings are transmitted to the fixed ring, so that the The entire grinding device can be removed as one piece to speed up repairs or organ replacements.
Thus, instead of employing several sup-
<Desc / Clms Page number 3>
ports for the grinding elements, as is usually the case, the fixed crown forms the only support used, and the grinder consequently constitutes a machine with ball bearings and self-centering.
The symmetrical arrangement of the control and grinding mechanisms around the vertical axis of the grinder ensures a great simplicity of construction, maintains the alignment, decreases the vibrations, and, consequently, reduces the wear of the active parts and ensures a functioning silent '
The speed control and reduction devices are set up so that the balls are driven through their raceways at a speed approximately corresponding to the rate at which the material falls onto the grinding surfaces, because if the balls move too quickly , they simply wear out without giving a better result;
conversely, if the speed is too low, the coarse particles falling by gravity will slide between the balls and move on to the next stage or exit the mill before the grinding to the desired fineness is carried out, *,
The vertical arrangement of the grinding and control devices, with the latter at the top, allows a simple and efficient device to be used for wet or dry sorting and entrainment of pulverized materials.
In dry grinding, the sorting apparatus has the advantage that instead of sending the current of air through the crusher, or of sending air sweeping the crusher itself, the air is drawn into this crusher below the grinding elements, so that the fines are discharged without carrying coarse particles with them. This sorting principle is retained in the grinding of wet materials because the volume of heated air or gas used for drying is regulated so that the grinding elements are not swept by air. A similar arrangement of members is employed for wet grinding, as will be apparent in more detail below.
<Desc / Clms Page number 4>
In general, the new apparatus, in its preferred form, comprises a cylindrical casing formed by parts which are centered automatically by means of V-shaped parts and corresponding grooves in the adjacent surfaces, this arrangement making it possible to simplify the operation. The lower part of the cylindrical casing carries the stationary grinding ring, and a central part of said casing carries the support for the main bearings of the control device. The control mechanism preferably comprises a vertical motor of the ball-bearing type, fixed by its collar to the upper surface of the casing.
The motor shaft may carry a pulley for actuating a feed device of any suitable type, which distributes a direct current of material to the grinding elements. The motor shaft also carries a hardened steel pinion, which drives two or more intermediate gear wheels arranged opposite one another.
The intermediate gear wheels drive a toothed ring carried by a spider, the latter being supported and fixed to the main control shaft of the grinding elements. This shaft has a collar at its upper end and is milled to receive the upper race of a thrust ball bearing carried by a support between the central and upper parts of the casing. The upper part of the main shaft is cylindrical and carries a radial bearing arranged in a central cavity formed in said support. A suitable packing is provided below the bearing to prevent entry of dust along the main shaft and into the operating mechanism.
The lower part of the main shaft has a square cross section or other angular section, and is surrounded by two crowns or crushing discs movable vertically on this lower part of the main shaft and having central openings slightly larger than the shaft. , so that limited lateral movement is allowed to maintain the desired alignment of the grinding surfaces, regardless of manufacturing defects
<Desc / Clms Page number 5>
and the effect of wear, as will appear in more detail below.This limited movement also allows a rotating grinding ring to rise to allow the balls to evacuate cast iron debris or other foreign matter without damaging the grinding elements,
The lower surface of the movable upper grinding ring has a hardened circumferential grinding surface to which the desired curvature is given to correspond in principle to the curvature of an annular series of grinding balls. These balls are carried in a similar groove formed in the upper surface of a stationary grinding ring, secured between the lower and central parts of the cylindrical casing.
The second stage comprises a quenched surface of the same curvature, presented by the lower surface of the crown, and, together with a groove made in the upper surface of a second movable mill crown, it forms a raceway for the balls of the mill. second floor.
The two movable grinding rings are attracted to each other by rods carrying compression springs, so that the pressure on the grinding balls can be adjusted according to the characteristics of the material to be ground.
To sort and advance the dry ground materials, the movable lower crushing ring has a sort of circular check or dam, vertically adjustable to control the fineness of the material discharged. The air to sweep and advance the material enters the crusher through a circular series of orifices made in the casing below the lower rotating crown, under the action of a fan, the casing of which closes the lower end of the crusher casing. To operate the fan, a shaft carrying a pinion and attached to the motor shaft is provided with a coupling extension to which the fan shaft is attached.
This shaft extends through a central bore of the main shaft and is centered in a radial seat presented by the bottom of the fan casing, the latter being attached to the fan shaft immediately above the fan shaft.
<Desc / Clms Page number 6>
said scope. The fan is thus driven at full speed, under load, of the motor, speed which can advantageously be 690 revolutions per minute, while the balls are driven at a speed corresponding to the fall of the material under the effect of the gravity, as described above.
With the help of this arrangement, the particle sizes can be tightly controlled and the particle size of the product will be much more uniform, compared to that obtained with crushers of other types, as the air stream does not sweep the material. crushing elements and carries coarse particles with it.
For wet grinding, the general arrangement of the organs is the same. A pump for semi-fluid mixture, replaces the fan and is disposed at the same location and operated in a similar manner; the orifices made in the casing are omitted, and a second rim or adjustable barrier is carried by the inner edge of the fixed grinding ring to control the fineness of the material coming from the first stage of the apparatus.
The construction of the present mill also lends itself particularly well to the efficient grinding of wet materials, such as loose coal, and only slight changes in construction and slight additions are necessary. The air intake ports are surrounded by a spiral envelope or windbox, into which air or gas, preferably pre-heated, and from any suitable source, is forced or drawn into. the crusher.
Air is admitted in sufficient volume so that, in addition to the amount required by the mill fan to advance the material, a counter-current is drawn upward through the descending material to evaporate the moisture free or on the surface of the material, The volume and speed of the drying air are kept to the minimum necessary to ensure efficient grinding- ;, The drying air is drawn from the mill to the- above the grinding elements by the usual vacuum fan, and is sent to an air separator of any type.
<Desc / Clms Page number 7>
eg suitable for collecting airborne dust.
It will be understood in particular that by maintaining this counter-current at low speed, the air sweeping of the grinding elements is avoided, and that the operation should not be confused with the usual methods of sorting by air, or closed circuit grinding.
In order for the invention to be better understood, reference is made to the appended drawing, in which:
Fig. 1 is an elevation, partly in section, of the preferred embodiment of the invention. Fig. 2 is a similar partial elevation of a modified form of mill, suitable for wet grinding.
Fig: 3 is an analogous elevation of the mill established for grinding wet materials.
Referring to the drawing and first of all to fig. 1, it is seen that the apparatus oonsiste in a cylindrical casing 1 comprising a lower part 2, a central part 3 and an upper part 4, the lower part 2 having an annular flange or rim 5 which serves as a base plate for the apparatus.
A fixed grinding ring 6 is fixed between the lower and central parts of the casing 1, and a main support 7 is secured between the central and upper parts of said casing 1, each of the elements described above being centered by means of V-shaped parts 8 which correspond to grooves in the adjacent surfaces, and parts of the casing 1 as well as the fixed crown. 6 and the support 7 are fixed by the usual bolts which pass completely through them, but several of which extend only through the lower flange of the upper part 4 and the support 7. The casing is closed at its top using a cover 9, having bosses 10 to which a collar of a vertical motor, indicated at 11, is fixed in the usual way.
The entire control device is arranged in a
<Desc / Clms Page number 8>
compartment formed by the upper part 4 of the casing 1, the support 7 and the cover 9 * The motor shaft carries a pulley 12 intended to receive a belt 13 for actuating a feeding device indicated as a whole pn 14, this feed device opening at 15 into the central part 3 of the casing 1.
The motor shaft also carries a hardened steel pinion 16, which actuates intermediate gear wheels 17 and 18, arranged opposite one another and carried by bearings presented by suitable vertical shafts fixed to the cover. 9, The gear wheels 17 and 18 are engaged with a toothed ring 20, carried by a cross member 21, the latter being fixed to a collar formed on the upper end of the main drive shaft 22. Said collar is recessed to receive the upper race of a thrust ball bearing 23, the lower race of which is carried by the support 7.
The upper end of the main drive shaft 22 is cylindrical and is surrounded by a radial roller bearing 24, arranged in a central bore of the support 7: Below this bearing, a groove is formed at 25 to receive a packing of any suitable type, in order to prevent the entry of dust along the shaft and into the operating mechanism. It can thus be seen that by removing the bolts which pass through the three flanges and by lifting the upper part 4 of the casing 1, the entire operating mechanism can be removed in one piece to allow easy access to the elements. crushers (described later), and that by removing the motor 11 and the cover 9, it is possible to have access to the various elements of the control and speed reduction mechanisms.
The lower end of the main shaft 22 has a square cross section or other angular section, and extends through central openings formed in movable grinding rings or discs 26 and 27, said openings being slightly larger. than the tree, so that the crowns can a-
<Desc / Clms Page number 9>
see limited vertical as well as horizontal movement, regardless of manufacturing defects or normal wear and tear of the grinding elements. The lower surface of the grinding ring 26 has a circumferential groove 28, having a curvature corresponding to the annular series of grinding balls 29, which move in a groove formed in the upper surface of the fixed ring 6.
The lower surface of the fixed ring b also has a circumferential groove corresponding to the groove 28 of the movable ring 26, to form the upper raceway for a second series of balls 30, which are carried in a similar raceway, or grinding surface, presented by the upper surface of the crown 27. Each of said grinding surfaces or raceways is preferably hardened, and it should be noted that the construction is such that the castings can be obtained. without using angular molds.
The rotating crowns 26 and 27 are pierced with openings to receive a series of rods 31, carrying compression springs 32, the compression of which can be regulated by adjustable collars and nuts indicated as a whole at 33.
It can be seen that the stationary grinding ring 6 supports the weight of the rotating grinding rings 26 and 27, together with the grinding balls 29 and 30 of the first and second grinding stages, so that the grinding effect is much more accentuated. killed only in the old types of crushers. The weight of these elements is preferably less than that necessary to carry out the first phase of grinding, and the additional pressure is transmitted to the balls 29 of the first stage by the effect of the springs 32 carried by the rods 31.
Accordingly, the pressure on the second stage balls 30 can be kept to the minimum necessary to complete the crushing, and without carrying an excessive load, which would have no appreciable effect on the crushing, but would simply require a greater driving force. and increase wear, It will be understood that with many materials, a second phase
<Desc / Clms Page number 10>
The crushing process can be done more economically by a higher degree of attrition due to the crushing effect, and, therefore, although the balls 30 are shown to have the same size as the balls 29, the second stage of the apparatus may include a greater number of smaller balls to increase the number of contact lines,
In order to adjust the degree of fineness,
a sort of ring or circular dam 34 is fixed to the outer edge of the grinding ring 27, this dam being fixed in an adjustable manner with regard to its height by means of the adjustment via 35. By increasing the height of the grinding ring. dam compared to the fixed crown, the material flowing over this dam will be of greater finesse and it will be understood that since the crushing elements are not swept by the air, the product will be uniform unusual.
Below the rotating ring 27, the lower part 2 of the crusher casing has a circular series of air holes 36, through which air to sweep and advance the material is sent to the. aid of the fan 37. The casing of this fan has a conical upper part 38 which closes the lower side of the crusher.
Between the base of the mill and the conical part 38 is interposed a grid 39, which may be a perforated plate and the total section of the openings of which is preferably at least equal to the section of the orifices 36, in order to reduce the resistance to passage. air, the apertures being small enough to catch debris of material having sizes that could damage the fan, and such material being removable through the orifices 36. The fan is operated by a shaft 40, which s' extends upwardly through a bore 41 formed in the main drive shaft 22 and is secured to the hub of the pinion 16. The lower end of the shaft is supported for rotation in a ball bearing 42, carried by the shaft. lower part 43 of the fan casing.
It can thus be seen that the motor 11 actuates the fan 37 at its maximum speed under load, while the grinding balls are driven circumferentially with respect to
<Desc / Clms Page number 11>
to the grinder at a speed which preferably corresponds to the rate of fall by gravity of the material under the effect of the speed reduction mechanism described above.
The operation of the apparatus will be evident from the description given above, but it will be understood that the material discharged by the feeder 14 in the central part 3 of the cylindrical casing 1 falls on the upper surface of the. rotating ring 26, which distributes the material around the grinding elements of the first stage. The falling material passes between the balls 29, and then falls through the space between the inner edge of the fixed ring 6 and the outer surface of the movable ring 27, the lower part of which tilts outward to guide the material to the ball raceway 30.
To vary the pressure of the grinding elements, the compression of the springs 32 is changed by means of the nuts 33, which can be accessed through the air intake ports 36, and the degree of fineness is finally determined by the raising of the dam 34.
As will be seen more clearly in fig, 2, small changes are simply necessary in the members or their arrangement to allow the mill to perform wet grinding. For this purpose, water may be added to the materials entering the mill, or this water may be introduced through a nozzle indicated as a whole at 44. An additional circular barrier 45 is provided and fixed in an adjustable manner to the edge. inside the stationary grinding crown 6 to adjust the fineness of the product unloaded from the first stage.
Compared to the arrangement shown in fig. l, the lower part 2 of the casing 1 is full, and a pump 46, to mix semi-fluid, replaces the fan 37, This pump can be operated in the same way, and the shaft 40 is carried in the same way in a bearing 47 disposed in the bottom of the casing of the pump.
It is understood that, although the preferred embodiment of the invention has been described and shown as comprising
<Desc / Clms Page number 12>
two stages of grinding, one or more additional stages can be used, when the characteristics of the material to be ground and the fineness of the desired product make it desirable to use two or more secondary stages. One such arrangement is shown in fig. 3, in which the changes and additions necessary to enable the crusher to grind wet materials, such as coarse coal, are also shown. It is understood that these changes and additions are also applicable to a two-stage mill of the type shown in FIG. 1.
In this arrangement, an additional or intermediate part of the casing is provided at 48 to constitute a space for the third stage, which comprises a fixed additional grinding ring 49, having an inclined upper surface 50 to divert the material which descends on the outer surface of a third mobile grinding ring 51, The lower surface of the fixed ring has a circumferential groove, similar to those described above, and the upper surface of the ring 51 has a similar groove to form a raceway for balls 52.
The spring rods 31 are preferably reversed, the springs 33 are arranged at the top to avoid interfering with the rotating crown 51, and additional spring rods 53, alternately arranged in the same circle, but having a longer length. larger than the rods 31, are provided to support the rotary ring 51 and exert the desired pressure on the balls 52.
Due to the longer length of the fan shaft 40 and the main drive shaft 22, which has been extended in order to operate the ring gear 51, a guide bearing 54 surrounds the shaft 40 and is held in. a bore formed in the lower part of the shaft 22.
To dry the moist material, pre-heated air from any suitable source is forced or drawn into a volute envelope or windbox 55 and enters through the orifices 36. The lower grinding ring 51 has a circulated series
<Desc / Clms Page number 13>
re openings 56, and the crown 27 has openings 57.
The section of said openings is smaller than that of the openings 58 formed in the upper grinding ring 26, so that the air drawn upwards through the crusher and finally discharged through the opening 59, consequently. of the action of the usual vacuum fan (not shown), will be divided during its passage through the second and third stages, and part of this air will pass between the balls of said stages. The larger section of the openings 58 in principle obliges all of the air to pass over the baffle 60 formed on the upper surface of the ring 26, this baffle serving to limit the quantity of fines leaving through the opening 59, and also to prevent material entering the feeder from shorting the first stage through openings 58.
Moisture laden air coming out of the grinder can be conducted from the opening
59, up to any suitable type of air separator (not shown) to recover the fine particles which may be in suspension.