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" Broyeur colloîdogéne centrifuge à frictions
On sait déjà que l'on utilise comme machines à broyerar friction des broyeurs colloîdogénes à fric- tions comportant des cylindres soumis à l'action de la force centrifuge . Dans ces broyeurs collol- dogènes, l'action de broyage est fondée sur le principe de l'écrasement. D'autre part, on sait que les machines à cylindres de friction utilisés à l'heure actuelle dans l'industrie du broyage exécu- tent également, en même temps qu'elles exercent une action rotative de broyage, un mouvement axial de va et vient qui, en combinaison avec l'action de broyage, est la cause première du broyage parfait par friction .
Les broyeurs colloîdogénes à friction existant l'heure actuelle n'exécutent pas un tel mouvement axial, car en raison du grand nom-
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bre de cylindres soumis à la force centrifuge et du mode de construction des broyeurs colloido- gènes, il n'était pas possible d'envisager l'appli- cation de tels mouvements de va et vient.
Conformément à la présente inven- tion, on arrive d'une manière simple à rendre pos- sibles non seulement des mouvements axiaux, mais encore et simultanément ou uniquement des mouvements radiaux des différents cylindres de friction du broyeur colloîdogéne à friction. On a constaté en effet que l'amplitude suffisante des mouvements axiaux des cylindres de friction pouvait dais les deux sens aller de 0,1 à 1 mm . environ et, dans des appareils plus grands mais tournant plus douce- ment, jusqu'à 5 mm. et même davantage.
Grâce à l'application de tels mouve- ments de va et vient des cylindres de friotion dans les broyeurs collodogeénes à friction, on peut ob- tenir avec ces machines des résultats nouveaux.
Les grandes vitesses de rotation auxquelles fonc- tionne le broyeur colloidogéne à friction (en ra- gard des machines à cylindres de friction connues et munies de cylindres de friction tournant lente- ment et en regard d'autres machines à frictions connues fonctionnant d'une manière satisfaisante) font apparaître, lors de l'application de mo uve- ments axiaux et (ou) radiaux rythmiques aux cylindres de frottement rotatifs des effets qui ne sont plus à comparer avec ceux que donnent les mouvements normaux de va et vient dans les machines à cylindres de friction tournant lentement, mais
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qui sont de véritables vibrations rythmiques se succédant rapidement.
Etant donné qu'à chaque tour de l'ar- bre, chaque cylindre de friction du broyeur collol- dogène à friction exécute à peu près cinq tours autour de son axe propre et étant donné qu'à chaque rotation de cylindre il se produit un déplacement axial vers la droite et un déplacement axial vers la gauche, lorsque l'arbre exécute mille tours à la minute, on obtient : 2 x 5 x 1.000 = 10. 000 vibra- tions du cylindre à friction rotatif par minute, ce qui donne lieu à 120.000 vibrations par minute lorsqu'il existe douze cylindres de friction dans le broyeur colloîdogéne.
Même dans des broyeurs colloîdogénes à friction tournant très lentement, par exemple à raison de cinq cents tours par minute, on obtient par minute : 8 x 5 x 500 x 12 = 60. 000 vibrations exercées par les cylindres de friction sur la matière à broyer.
En dehors de l'action de broyage , le nouveau broyeur colloîdogéne à friction permet d'ob- tenir un effet nouveau dû aux cylindres de friction vibrants , cylindres qui agissent gâce à des vibra- tions rythmiques uniformes et qui améliorent consi- dérablement l'action de broyage par frichtion. Si de plus, on applique encore aux cylindres de friction des vibrations radiales, on améliore davantage l'action du broyeur colloîdogéne à friction et l'on réalise un nouveau progrès industriel en regard de l'état actuel de la technique .
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Dans le nouveau broyeur colloîdogéne, on utilise avantageusement un joint-labyrinthe sans presse-étoupe, disposition grâce à laquelle il est possible de traiter ou de broyer dans l'appareil des produits alimentaires ou des vernis blancs ou clairs; ce résultat ne pouvait pas être atte int jusqu'à ce jour parce que des traces de graisses, de graphite ou d'huiles lubrifiantes rendaient les produits susvisés impropres à la oonsommation ou inutilisables . L'utilisation d'un joint-labyrinthe dans le broyeur colloîdogéne à friction conforme à l'invention supprime complètement l'inconvénient susvisé.
Sur les figures 1 à 3 du dessin an- nexé , on a représenté plusieurs modes de réalisa- tion d'un broyeur colloîdogéne à friction comportant des cylindres rotatifs vibrants.
Dans un cartel cylindrique 4 se trou- ve un arbre rotatif 5 sur lequel est calé un pla- teau 10 comportant des évidements fraisés pour douze. cylindres 11 dont les tourillons d'extrémité 1 sont montés dans les évidements du plateau 10 et orientés de telle manière qu'ils ne puissent se mouvoir li- brement sous l'action de la force centrifuge qu'en direction de la surface de friction fixe, nais qu'ils soient maintenus latéralement par la paroi du plateau . Dans le carter 4 muni d'une chemise de refroidissement est ajusté un anneau de friction 6 en acier inoxydable ou en bronze dur.
Les cylindres @ de friction 11 sont appliqués avec une force plus ou moins grande contre l'anneau d'acier 6 sous
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l'action de la-force centrifuge engendrée par l'ar- bre rotatif et ces cylindres sont ainsi mis en ro- tation à leur tour, ce qui provoque un broyage dû à l'écrasement et partiellement à la friction. Sur l'arbre 5 est également disposé un cylindre inoxyda- ble 7. ,
La matière à broyer provenant de la trémie 31 munie du couvercle 32 arrive, par l'inter- mêdiaire du robinet obturateur 36, dans la cavité où se trouvent les cylindres de friction.
Le stator (partie fixe de la surface de broyage) comporte, dans la zone d'introduction, des fentes afin que les cylindres de friction rotatifs puissent glisser sur cette zone sans produire de projections; sur la figu- re 1, ces fentes sont orientées dans le sens du mou- vement de rotation . En pratique ces fentes sont dis- posées de manière à former avantageusement un angle par rapport au sens de rotation du broyeur,grâce à quoi on empêche (ou tout au moins on diminue sensible- ment) une usure indésirable de la surface des cylin- dres 11 ou des ponts existant entre les fentes en question.
La matière à broyer liquide est évacuée après broyage hors du broyeur colloîdogéne à fric- tion par la zone 57 (figure 2 ) qui est également munie de fentes , la matière en question étant ramenée dans la trémie 35 par l'intermédiaire de la oanalisation 33, grâce à la surpression engendrée par le broyeur colloîdogéne lui-même, cette matière par broyeur colloîdogéne lui-méme, cette matière pouvant en cas de nécessité être travaillée à plu- sieurs reprises dans le broyeur en question jusqu'à ce que l'on ait obtenu le résultat désiré . La canali- @
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de retour 33 ainsi que la trémie 31 comportant une chemise de refroidissement. La matière broyée peut être évacuée hors du moulin-par l'intermédiai- re de la canalisation 29, de la bride 37 et du robinet 36a.
La vibration horizontale ou axiale des cy- lindres de friction est obtenue à l'aide des moyens suivante qui vont être décrits plus en détail à l'appui des figures 1 et 3.
La figure 1 montre trois modes de réalisation A, B, C pour la production de vibra- tions des cylindres de friction . Conformément au mode de réalisation A, le tourillon 1 des cylin- dres de friction 11 reçoit par fraisage une rai- nure oblique 2 dans laquelle pénètre une saillie ou ergot 58 en forme de tige ou de coin fixédans le plateau 10. Lorsque les cylindres de friction soumisà la force centrifuge entrent en rotation autour de leur axe propre par suite de leur appli- cation contre la surface de broyage extérieure, ces cylindres sont obligés par l'ergot 58 se déplaçant dans la rainure oblique 2 d'exécuter en même temps que la rotation un mouvement de va et vient axial dont l'amplitude dépend de l'inclinaison de la rainure fraisée dans le tourillon 1 de chacun des cylindres de friction .
Dans la pratique, une course de 1 à 3 mm. à droite et à gauche suffit dans la plupart des cas. Dans les machines plus petites, un mouvement dans les deux sens de 0,1 à 0,5 mm. suffit déjà; dans les machines de plus grandes dimensions, il convient de donner aux mouvements axiaux une amplitude comprise entre 1 à 5 mm.
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aes
On a désigné par 3 une/rainures fraisées dans le plateau 10 , rainures qui ménagent l'es- pace nécessaire au gouvernent de va et vient des cylindres.
Conformément au mode de réalisation B (figure 1), on utilise à la place de l'ergot 58 un disque rotatif 59 monté à l'aide d'axes coniques dans le plateau 10. Le résultat est le même qu'avec le mode de réalisation A, mais dans ce cas, le disque tourne dans la rainure 2 et détermine ainsi un frot- tement moins important que celui dû à l'ergot.
Conformément au mode de réalisation C (figure 1) , on utilise à la place de l'ergot 58 ou du disque rotatif 59, une bille 60 qui pénètre par moitié, d'une part, dans un trou hémisphérique du plateau 10. et, d'autre part, dans la rainure oblique 2 qui, dans ce cas, a une section semi-circulaire.
Le résultat est de nouveau le même que celui du mode de réalisation A. Le mode de réalisation C est sim- ple et engendre une faible résistance .
La figure 3 représente un mode de réalisation de la machine avec production simultanée de vibrations axiales ou horizontales et radiales des cylindres de friction .
Comme dans le cas de la figure 1 , les cy- lindres de friction 11 sont munis de tourillons 1 montés dans le plateau 10 qui est muni, en vue de la production de vibrations horizontales, de l'ergot 58 pénétrant dans la rainure 2.
Les vibrations, également dans le sens
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radial, des cylindres de friction, sont produites, conformément à l'invention, par une plaque métal- lique élastique 61 fixée sur l'arbre, en forme de soufflet annulaire et d'épaisseur appropriée aux dimensions de la machine . Ce ressort spiral en for- me de disque porte à sa périphérie une saillie 62 en forme de téton à surface polie pour chaque cylindre de friction, saillie qui est soudée ou vissée en 64 et qui pénètre dans un logement ou évidement 63 ménagé dans l'axe du tourillon 1 aux deux extrémi- tés des cylindres de friction 11, ces évidements ayant une forme telle qu'il subsiste un espace li- bre pour les vibrations horizontales .
Les cylindres de friction,. 11 ne sont pas gênés par ce dispositif dans leur mouvement de rotation autour de leur axe propre; ils sont toutefois obligés de participer à toutes les vibrations qu'exécute leur ressort mé- tallique en spirale dans le sens radial . Etant donné que tous les cylindres de friction sont reliés de la même manière au bord extérieur du ressort mé- tallique en forme de disque, tandis que le centre de ce disque élastique est fixé à un anneau 65 rendu solidaire de l'arbre on obtient sous l'action de la force centrifuge de l'arbre rotatif et des cylindres de friction relié au ressort métallique des vibrations ou oscillations continues des cylindres précités, oscillations ou vibrations qui peuvent s'étendre principalement dans le sens radial.
On obtient ainsi , suivant la fréquence dioscillation propre de la plaque métallique élastique et sous l'action des différentes résistances sur les oy-
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lindres de friction individuels qui provoquent des effets de pression sur les autres cylindres de friction, une action de broyage par friction énergique sur la matière à broyer parce que, d'une part, les oscillations susvisées du ressort modi- fient périodiquement la pression de friction et que, d'autre part, la matière à broyer est mainte- nue sur les surfaces des cylindres (par suite d'un phénomène de viscosité) même lorsque ces surfaces sont lisses et que la matière en question est ainsi soumise, à une action de broyage améliorée.
Si l'on utilise simultanément l'ao- tion des vibrations radiales et axiales des cylin- dres de friction, on obtient au cours du mouve- ment de rotation et d'avancement des cylindres de fric- tion un phénomène de friction s'exerçant sur une tra- jeotoire moins ovale , autrement dit, la matière à broyer est soumise à une action de broyage par frictions circulaires plus ou moins ovales ren- dant possible un broyage et une division parfaits .
En dehors des modes de réalisation représentés sur les dessins pour provoquer des vibrations axia- les, on peut également provoquer, sans utilisa- tion de rainures dans les tourillons d'extrémi- té des différents cylindres de friction , des mouvements de va et vient des cylindres en question lorsque l'on prévoit des surfaces parallèles plus ou moins obliques sur les deux extrémités des cy- lindres de friction et lorsque l'on fixe le coin ou la roue, etc... de telle manière dans le'plateau que les cylindres de friction soient obligés
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d'exécuter des mouvements de va et vient au cours de leur rotation et lorsqu'ils sont maintenus la- téralement par les surfaces considérées.
L'étanchéité de l'arbre du broyeur colloi- dogène à friction est obtenue conformément à l'invention grâce à un système spécial de laby- rinthe réalisé de la manière suivante :
Contre le carter 4 est appliquée une pièce en fonte 12 destinée à recevoir le joint-la- byrinthe et à laquelle est fixé le palier 14; l'êorou de serrage 17 et la tôle de sûreté 19 servent à maintenir la bague de serrage conique 55 du palier à rouleaux . Le roulement à rouleaux 18 est monté dans le palier 14. Les paliers 14 disposés de cha- que côté sont fermés respectivement par les couvercles 15 et 16 avec interposition des bagues d'étanchéité en feutre 51 et 52. A la suite du pa- lier se trouvent l'accouplement 53 puis le moteur M.
Le joint-labyrinthe est formé de bagues d'é- tanchéité métalliques successives 25 ( sur l'arbre rotatif ) et 26 (dans la partie fixe du carter ) et de disques en forme de cuvette conique susceptible de vibrer 21 (sur l'arbre rotatif ) et 22 (dans le carter) maintenus à l'aide de bagues d'écartement 23 (sur l'arbre rotatif) et 20 (dans le carter),ces disques et bagues étant serrés élastiquement, d'une part à l'aide d'un écrou 47 sur l'arbre rotatif et, d'autre part, à l'aide d'un écrou 27 dans le car- ter . Entre les bagues d'écartement et les bagues du joint-labyrinthe se trouvent des bagues élas- tiques 28 en caoutchouc par exemple rendant possi- ble un serrage élastique du joint.
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Dans ce qui suit, on va décrire avec plus de détails encore les organes du joint :
Sur l'arbre 5 et succédant au pla- teau 10 se trouvent des bagues de serrage 8 et 9 munies de dentures afin que pendant la rotation une aotion de "contre-pompage " soit exercée sur la ma- tière à broyer afin que celle-ci soit déjà en par- tie maintenue écartée du joint-labyrinthe . A la suite de cette bague munie d'une denture se trouve sur le rotor le premier disque 21 en forme de cuvette conique en tôle métallique mince susceptible de vibrer auquel font suite , toujours sur le rotor et en alternant sur celui-oi , des baguer d'écartement 23 et' des bagues d'étanchéité 25 avec interposition de bagues d'étanchéité en caoutchouc 28.
Dans le carter se trouve , en regard de la première bague d'écarte- ment du rotor, la première bague d'étanchéité
26 à laquelle succèdent , sur le stator et en al- ternant , un disque 22 en forme de cuvette sus- ceptible de vibrer , une bague d'écartement 20, une bague d'étanchéité en caoutohouc 28 puis de nouveau une bague d'étanchéité 26, etc.. jus- qu'à l'écrou final 27 sur le stator et 47 sur le rotor . Les bagues filetées ou écrous 27 et 47 sont serrées à tel point qu'il ne subsiste entre les bords des cuvettes métalliques vibrantes et les ba-
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igues du join(ç-labtrnthe qu'une fente extrêmement faible et même aucun espace dans le cas d'une ma- tière particulièrement liquide.
En raison de l'in- corporation de bagues élastiques en caoutchouc,le joint-labyrinthe peut être resserré aussi bien sur
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le stator que sur le rotor jusqu'à ce que s'arrête l'écoulement pour le cas où l'on observerait une fuite de matière à travers le joint lorsque cette matière est très lipide.
Le rotor est monté sans jeu longi- tudinal, ce qui rend possible un réglage très pré- cis des bords des cuvettes coniques par rapport aux bagues du joint-labyrinthe.
Sur± le dessin annexé, on a représenté douze cylindres de friction individuels soumis à la force centrifuge. Cette disposition convient pour une matière à broyer liquide. Pour une matière se présentant sous la forme pâteuse ou épaisse, il est préférable de prévoir un intervalle plus graid entre les différents cylindres de friction et ceci par l'utilisation d'un plus petit nombre de ces cy- lindres. Dans la pratique on peut déjà obtenir de bons résultats avec deux ou trois cylindres de fric- tion. En moyenne on utilise environ six à huit cy- lindres de friction pour des masses pâteuses épais- ses. Le nombre de cylindres de friction utilisés et soumis à la force centrifuge ne modifie pas l'ac- tion fondamentale du broyeur colloldogène conforme 4 la présente invention.
Une augmentation du nombre de cy- lindres de friction a pour conséquence une augmen- tation du rendement horaire pour des matières de mê- me type. Pour cette raison, il est avantageux d'uti- liser un nombre aussi grand que possible de oylindres de friction lorsque la matière à broyer n'est pas trop visqueuse.
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Le broyeur colloîdogéne centrifuge à friction peut fonctionner par accouplement direct avec un moteur tournant à une vitesse de neuf cents à mille tours par minute par exemple. Pour tirer pra- tiquement par ti de la machine, il est avantageux de prévoir un dispositif pour le réglage de la vi- tesse de rotation; o'est ainsi qu'il convient avec certains typas de matières à broyer de commencer l'opération de broyage avec une vitesse de rotation basse pour passer à des vitesses de rotation plus élevées après un broyage préalable.
Jusqu'à ce jour on ne connaissait pas de broyeurs colloldogènes à frictions comportant des cylindres de friction vibrants et la possibilité de réaliser de tels broyeurs colloîdogénes a été une surprise, car le grand nombre de cylindres de broyage ne permettait notamment pas d'envisager un tel mode de réalisation pratique.
D'autre part, on ne pouvait pas s'attendre à ce que les cylindres de friction animés d'un mouvement de rotation pro- pre puissent engendrer des vibrations à la suite d'un mouvement de va et vient et que l'action de telles vibrations ( même de faible amplitude) pouvait considérablement améliorer l'effet de broyage par friction ( en regard des broyeurs oolloldogènes à cylindres de friction fonctionnant sans vibrations de ce genre), ce qui fait que le nouveau broyeur colloîdogéne à friction constitue un progrès tech- nique particulier.
On ne connaissait pas non plus et on ne pouvait pas prévoir la possibilité d'engendrer des
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des oscillations verticales ( seules ou en combinai- son avec des vibrations axiales) des cylindres de friction. Grâce à l'action des vibrations radiales et (ou) axiales des cylindres de friction, il est possible d'utiliser des cylindres polis dans les broyeurs colloidogènes à friction, car en raison des vibrations des cylindres en question, la matière à broyer est mieux exposée à l'action des surfaces de friction par suite de la viscosité, de la pres- sion variable et du mouvement de va et vient.
Con- formément à la présente invention, on peut également utiliser des cylindres de friction mats ou compor- tant des creux sous forme de rainures de 0,01 à
0,1 mm. de profondeur, cylindres dont l'action d'adhérence augmente encore l'effet de broyage par friction.
Grâce à l'utilisation de cylindres de friction exerçant une action centrifuge, la circulation de la matière à broyer peut être assurée d'une manière efficace par le broyeur colloidogène à friction lui-même sans utilisation d'une pompe, à tel point que les cylindres précités exercent, pour une vitesse de rotation suffisamment grande, une action de pompage suffisante pour obliger la matière à broyer dans la trémie de remplissage lorsque la cana- lisation de retour a une hauteur modérée. Pour sur- monter des pressions dues à des hauteurs relative- ment grandes ou lorsque l'on traite des pâtes très, / visqueuses, on dispose dans la canalisation de retour une petite pompe auxiliaire appropriée rendant possi- ble dans tous les cas la circulation ou la vidange de la matière à broyer.
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"Centrifugal friction colloidogen mill
It is already known that the friction grinding machines used are colloidogenic friction grinders comprising rolls subjected to the action of centrifugal force. The crushing action in these colloidal mills is based on the principle of crushing. On the other hand, it is known that the friction roller machines currently used in the grinding industry also perform, at the same time as they exert a rotary grinding action, an axial movement of up and down. comes which in combination with the grinding action is the root cause of perfect friction grinding.
Colloidogenic friction mills existing at the present time do not perform such an axial movement, because due to the large number
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Because of the cylinders subjected to centrifugal force and of the method of construction of colloidogenic mills, it was not possible to envisage the application of such back and forth movements.
According to the present invention, it is possible in a simple manner to make possible not only axial movements, but also and simultaneously or only radial movements of the various friction rollers of the colloidal friction mill. It has in fact been found that the sufficient amplitude of the axial movements of the friction cylinders could in both directions range from 0.1 to 1 mm. approximately and, in larger devices but turning more smoothly, up to 5 mm. and even more.
Thanks to the application of such reciprocating movements of the frother rolls in collodogenic friction mills, new results can be obtained with these machines.
The high rotational speeds at which the colloidogenous friction mill operates (compared to machines with known friction cylinders and provided with slowly rotating friction cylinders and compared to other known friction machines operating with a satisfactorily) show, when applying rhythmic axial and (or) radial movements to the rotating friction cylinders, effects which are no longer to be compared with those given by normal back and forth movements in machines with slowly rotating friction cylinders, but
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which are real rhythmic vibrations which follow one another quickly.
Since at each revolution of the shaft each friction cylinder of the colloidal friction crusher makes approximately five revolutions around its own axis and since each cylinder rotation there is a axial displacement to the right and an axial displacement to the left, when the shaft executes one thousand revolutions per minute, we obtain: 2 x 5 x 1,000 = 10,000 vibrations of the rotating friction cylinder per minute, which gives occur at 120,000 vibrations per minute when there are twelve friction cylinders in the colloidal mill.
Even in colloidogenic friction mills rotating very slowly, for example at a rate of five hundred revolutions per minute, one obtains per minute: 8 x 5 x 500 x 12 = 60,000 vibrations exerted by the friction cylinders on the material to be ground .
Apart from the grinding action, the new friction colloidal grinder allows to obtain a new effect due to the vibrating friction rollers, rolls which act by means of uniform rhythmic vibrations and which considerably improve the speed. action of crushing by frichtion. If, in addition, radial vibrations are still applied to the friction rollers, the action of the colloidogenic friction mill is further improved and a new industrial progress is made with regard to the present state of the art.
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In the new colloidogenic mill, a labyrinth seal without a stuffing box is advantageously used, an arrangement thanks to which it is possible to treat or grind in the apparatus food products or white or clear varnishes; this result could not be achieved until now because traces of grease, graphite or lubricating oils made the aforementioned products unsuitable for consumption or unusable. The use of a labyrinth seal in the friction colloidal mill according to the invention completely eliminates the aforementioned drawback.
In FIGS. 1 to 3 of the appended drawing, several embodiments of a friction colloidal mill comprising vibrating rotary rollers have been shown.
In a cylindrical cartel 4 there is a rotary shaft 5 on which is wedged a plate 10 having milled recesses for twelve. cylinders 11, the end journals 1 of which are mounted in the recesses of the plate 10 and oriented in such a way that they can only move freely under the action of centrifugal force in the direction of the fixed friction surface , but they are held laterally by the wall of the tray. In the housing 4 provided with a cooling jacket is fitted a friction ring 6 of stainless steel or hard bronze.
The friction cylinders 11 are applied with a greater or lesser force against the steel ring 6 under
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the action of the centrifugal force generated by the rotating shaft and these rolls are thus rotated in turn, which causes crushing and partly friction crushing. On the shaft 5 is also disposed a stainless cylinder 7.,
The material to be ground from the hopper 31 provided with the cover 32 arrives, through the intermediary of the shut-off valve 36, into the cavity where the friction rollers are located.
The stator (fixed part of the grinding surface) comprises, in the introduction zone, slots so that the rotating friction cylinders can slide over this zone without producing projections; in FIG. 1, these slots are oriented in the direction of the rotational movement. In practice, these slots are arranged so as to advantageously form an angle with respect to the direction of rotation of the crusher, whereby unwanted wear of the surface of the rolls is prevented (or at least substantially reduced). 11 or bridges existing between the slots in question.
The liquid material to be ground is discharged after grinding out of the colloidal friction grinder through zone 57 (figure 2) which is also provided with slits, the material in question being returned to the hopper 35 through the channel 33. , thanks to the overpressure generated by the colloidogenic mill itself, this material by the colloidogenic mill itself, this material being able, if necessary, to be worked several times in the mill in question until one achieved the desired result. The channel- @
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return 33 as well as the hopper 31 comprising a cooling jacket. The crushed material can be discharged from the mill through line 29, flange 37 and valve 36a.
The horizontal or axial vibration of the friction cylinders is obtained using the following means which will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 3.
FIG. 1 shows three embodiments A, B, C for producing vibrations of the friction cylinders. According to embodiment A, the journal 1 of the friction cylinders 11 receives by milling an oblique groove 2 into which penetrates a protrusion or lug 58 in the form of a rod or wedge fixed in the plate 10. When the cylinders of friction subjected to centrifugal force rotate around their own axis as a result of their application against the outer grinding surface, these rolls are forced by the lug 58 moving in the oblique groove 2 to perform at the same time as the rotation an axial reciprocating movement whose amplitude depends on the inclination of the groove milled in the journal 1 of each of the friction cylinders.
In practice, a stroke of 1 to 3 mm. right and left is sufficient in most cases. In smaller machines, movement in both directions of 0.1 to 0.5 mm. is enough already; in larger machines, the axial movements should be given an amplitude of between 1 and 5 mm.
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aes
A / grooves milled in the plate 10 have been designated by 3, which grooves provide the space necessary for the rudder to move the cylinders back and forth.
According to embodiment B (Figure 1), instead of the lug 58 is used a rotating disc 59 mounted with conical pins in the plate 10. The result is the same as with the mode of embodiment A, but in this case the disc rotates in the groove 2 and thus determines a less important friction than that due to the lug.
According to embodiment C (FIG. 1), instead of the lug 58 or of the rotating disc 59, a ball 60 is used which penetrates by half, on the one hand, into a hemispherical hole of the plate 10. and, on the other hand, in the oblique groove 2 which, in this case, has a semi-circular section.
The result is again the same as that of Embodiment A. Embodiment C is simple and generates low resistance.
FIG. 3 represents an embodiment of the machine with simultaneous production of axial or horizontal and radial vibrations of the friction cylinders.
As in the case of FIG. 1, the friction cylinders 11 are provided with journals 1 mounted in the plate 10 which is provided, for the production of horizontal vibrations, with the lug 58 entering the groove 2.
The vibrations, also in the direction
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radial friction cylinders are produced, in accordance with the invention, by an elastic metal plate 61 fixed to the shaft, in the form of an annular bellows and of thickness appropriate to the dimensions of the machine. This disc-shaped spiral spring carries at its periphery a protrusion 62 in the form of a stud with a polished surface for each friction cylinder, which protrusion is welded or screwed at 64 and which penetrates into a housing or recess 63 formed in the friction cylinder. axis of the journal 1 at the two ends of the friction cylinders 11, these recesses having a shape such that a free space remains for the horizontal vibrations.
The friction cylinders ,. 11 are not hampered by this device in their rotational movement about their own axis; they are, however, obliged to participate in all the vibrations which their spiral metal spring executes in the radial direction. Since all the friction cylinders are connected in the same way to the outer edge of the disc-shaped metal spring, while the center of this elastic disc is fixed to a ring 65 made integral with the shaft one obtains under the action of the centrifugal force of the rotating shaft and the friction cylinders connected to the metal spring continuous vibrations or oscillations of the aforementioned cylinders, oscillations or vibrations which may extend mainly in the radial direction.
One thus obtains, according to the own dioscillation frequency of the elastic metal plate and under the action of the various resistances on the oy-
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Individual friction linders which cause pressure effects on the other friction rollers, a forceful frictional grinding action on the material to be ground because, on the one hand, the above-mentioned oscillations of the spring periodically change the frictional pressure and that, on the other hand, the material to be ground is maintained on the surfaces of the rolls (due to a phenomenon of viscosity) even when these surfaces are smooth and the material in question is thus subjected to an action. improved grinding.
If the aotion of the radial and axial vibrations of the friction cylinders is used simultaneously, a friction phenomenon is obtained during the rotational and advancing movement of the friction cylinders. on a less oval path, in other words, the material to be ground is subjected to a grinding action by more or less oval circular frictions, making perfect grinding and division possible.
Apart from the embodiments shown in the drawings in order to cause axial vibrations, it is also possible, without the use of grooves in the end journals of the various friction cylinders, to cause reciprocating movements of the friction cylinders. cylinders in question when provision is made for more or less oblique parallel surfaces on the two ends of the friction cylinders and when the wedge or the wheel, etc., is fixed in such a way in the plate that the friction cylinders are forced
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to perform back and forth movements during their rotation and when they are maintained laterally by the surfaces in question.
The sealing of the shaft of the colloidal friction mill is obtained according to the invention by means of a special labyrinth system produced as follows:
Against the casing 4 is applied a cast iron part 12 intended to receive the la-byrinth seal and to which the bearing 14 is fixed; the clamping hole 17 and the safety plate 19 serve to hold the tapered clamping ring 55 of the roller bearing. The roller bearing 18 is mounted in the bearing 14. The bearings 14 arranged on each side are respectively closed by the covers 15 and 16 with the interposition of the felt sealing rings 51 and 52. Following the bearing there is coupling 53 then motor M.
The labyrinth seal is formed of successive metal sealing rings 25 (on the rotating shaft) and 26 (in the fixed part of the housing) and of conical cup-shaped discs capable of vibrating 21 (on the shaft rotary) and 22 (in the housing) held using spacer rings 23 (on the rotating shaft) and 20 (in the housing), these discs and rings being resiliently tightened, on the one hand to the using a nut 47 on the rotating shaft and, on the other hand, using a nut 27 in the housing. Between the spacer rings and the rings of the labyrinth seal there are elastic rings 28 made of rubber, for example, making it possible to resiliently tighten the seal.
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In what follows, we will describe in more detail the members of the seal:
On the shaft 5 and succeeding the plate 10 there are clamping rings 8 and 9 provided with teeth so that during the rotation a "back-pumping" action is exerted on the material to be ground. this is already partly kept away from the labyrinth seal. Following this ring provided with toothing is on the rotor the first disc 21 in the form of a conical cup made of thin metal sheet capable of vibrating which follows, still on the rotor and alternating on it, ringing spacer 23 and 'sealing rings 25 with the interposition of rubber sealing rings 28.
In the housing, opposite the first rotor spacer ring, is the first sealing ring
26 to which succeed, on the stator and alternating, a disc 22 in the form of a cup susceptible to vibrate, a spacer ring 20, a rubber sealing ring 28 then again a sealing ring 26, etc. up to the final nut 27 on the stator and 47 on the rotor. The threaded rings or nuts 27 and 47 are tightened to such an extent that no remains between the edges of the vibrating metal cups and the ba-
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igues of the joint (ç-labtrnthe an extremely small slit and even no space in the case of a particularly liquid material.
Due to the incorporation of elastic rubber rings, the labyrinth seal can be tightened as well on
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stator than on the rotor until the flow stops in case material is observed to leak through the seal when the material is very lipid.
The rotor is mounted without longitudinal play, which enables very precise adjustment of the edges of the conical cups in relation to the rings of the labyrinth seal.
In ± the accompanying drawing, there is shown twelve individual friction cylinders subjected to centrifugal force. This arrangement is suitable for a liquid ground material. For a material which is in the pasty or thick form, it is preferable to provide a larger gap between the various friction rollers and this by using a smaller number of these rollers. In practice, good results can already be obtained with two or three friction rollers. On average about six to eight friction rollers are used for thick pasty masses. The number of friction rolls used and subjected to centrifugal force does not alter the fundamental action of the colloldogenic mill according to the present invention.
An increase in the number of friction cylinders results in an increase in the hourly output for materials of the same type. For this reason, it is advantageous to use as many friction cylinders as possible when the material to be ground is not too viscous.
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The centrifugal friction colloidal mill can operate by direct coupling with a motor rotating at a speed of nine hundred to one thousand revolutions per minute, for example. In order to pull practically from the machine, it is advantageous to provide a device for adjusting the speed of rotation; It is thus appropriate with certain types of material to be ground to begin the grinding operation with a low rotational speed in order to switch to higher rotational speeds after a preliminary grinding.
Until now, there were no known colloldogenic friction mills comprising vibrating friction rollers and the possibility of producing such colloidogenic grinders was a surprise, because the large number of grinding rolls did not make it possible in particular to consider a such a practical embodiment.
On the other hand, it could not be expected that friction cylinders driven by a proper rotational movement could generate vibrations as a result of a back and forth movement and that the action of Such vibrations (even of small amplitude) could considerably improve the effect of friction grinding (compared to oil-forming friction rollers operating without vibrations of this kind), which makes the new colloidogenic friction grinder a technical progress. - private nick.
We did not know either and we could not foresee the possibility of generating
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vertical oscillations (alone or in combination with axial vibrations) of the friction cylinders. Thanks to the action of the radial and (or) axial vibrations of the friction rollers, it is possible to use polished rolls in the friction colloidogenic grinders, because due to the vibrations of the rolls in question, the material to be ground is better exposed to the action of the friction surfaces as a result of viscosity, varying pressure and reciprocating motion.
In accordance with the present invention, it is also possible to use matt or hollow friction cylinders in the form of grooves of 0.01 to.
0.1 mm. deep, cylinders whose adhesion action further increases the friction crushing effect.
Through the use of friction cylinders exerting a centrifugal action, the circulation of the material to be ground can be efficiently ensured by the friction colloidogenic mill itself without the use of a pump, so much so that The aforementioned cylinders exert, for a sufficiently high speed of rotation, a pumping action sufficient to force the material to be ground in the filling hopper when the return pipe has a moderate height. In order to overcome the pressures due to relatively large heights or when processing very viscous pastes, a suitable small auxiliary pump is placed in the return pipe, making it possible in all cases to circulate or emptying the material to be ground.