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" Broyeur rotatif à boulets "
La présente invention est relative à un broyeur rotatif à boulets dont le revêtement présente des alvéoles dans lesquelles les boulets peuvent venir se loger partiellement.
On a proposé des broyeurs de ce genre dont le revêtement présente des inégalités constituées par des alvéoles ou des saillies laissant subsister entre elles des creux assimilables à des alvéoles, dans le but de favoriser l'entrainement de la matière par la rotation du broyeur.
Dans le but d'accélérer le durcissement de la matière du revêtement par le martèlement du aux boulets, on a également proposé des broyeurs dont le revêtement est muni de saillies disposées régulièrement et laissant également subsister entre elles des creux assimilables à des alvéoles, la distance entre la tête des saillies étant suffisamment faible pour que les boulets ne puissent pas atteindre le fond des alvéoles.
Dans tous ces broyeurs connus, le volume des vides entre les boulets est dtenviron 38 du volume total de la charge de boulets si ceux-ci sont à peu près tous du même diamètre. A ce pourcentage de vides correspond, pour des boulets en acier, un poids apparent 'Par mètre cube de 7.800 kgs x 100-38 - 4.836 kgs.
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On sait d'autre part, par le calcul, que la disposition de boulets qui donnerait 'lieu au volume minimum de vides entre eux, à savoir 26%, correspondrait à un entassement des boulets tel que les centres de quatre ou de cinq boulets en contact soient, aux sommets d'une pyramide respectivement à base triangulaire ou à base carrée.
A ce pourcentage de vides correspondrait pour des boulets en acier, un poids apparent par mètre cube de 7800 kgs 100-26 5772 kgs. Aucune dispos-ition permettant de réaliser 100 en pratique un tel entassement dans un broyeur en mouvement n'a jamais été proposée.
La présente invention a comme objet un moyen permettant de réaliser à volonté un volume total de vides entre les boulets de la charge, inférieur à 38% et pouvant n'être que de 26% du volume occupé par la charge.'
A cet effet, dans le broyeur suivant ltinvention, les dites alvéoles-sont disposées, tout au moins pour une partie du revêtement, de façon/ que dans le développement de ce revêtement, leurs axes passent par les sommets d'un polygone, en principe régulier, ayant au maximum. quatre cotés, la longueur de ces c8tés étant en principe égale au diamètre moyen-de la majorité des boulets.
pendant la rotation du broyeur, la surface libre de la charge prend approximativement l'aspect d'un plan incliné le long duquel dévalent les 'boulets arrivés au niveau le plus élevé où. ils ont été entraînés par l'adhérence du revêtement.
En arrivant au bas de ce plan incliné, les boulets vont se loger dans les alvéoles, comme dans tous les broyeurs dont le revêtement présente des alvéoles.
Mais, dans le broyeur suivant l'invention., les parties du revêtement dans lesquelles les alvéoles sont disposées de la façon particulière qui vient d'être indiquée, donnent lieu à une répartition des boulets telle que celle des boulets de base de la pyramide donnant lieu au volume total de vides mi- nimum. Lorsque les alvéoles sont remplies par les boulets, les creux entre les parties supérieures de ceux-ci forment les' amorces de nouvelles alvéoles semblablement disposées et conve- nant par conséquent pour arranger semblablement une deuxième couche de boulets, laquelle peut en orienter une troisième, et ainsi de suite.
Si tout le revêtement présente des alvéoles disposées de cette façon, le volume total des vides doit être,, étant donné les dimensions habituelles des broyeurs par rapport aux boulets
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qu'ils contiennent, d'environ 26% du volume de la charge.
Si}au contraire, une partie seulement du revêtement est réalisée de -cette façon, le volume total des vides entre les boulets doit être compris entre 26 et 38%. Il suffit donc de faire varier la proportion entre la surface des plaques à alvéoles disposées selon l'invention et celle'des plaques réalisées autrement pour déterminer à volonté le poids spécifique apparent de toute la charge du broyeur entre environ 5770 et environ 4830 kgs pour des boulets en acier.
Suivent les circonstances, les plaques à alvéoles suivant l'invention sont groupées en rangées annulaires ou en rangées suivant les génératrices du revêtement. on sait qu'en pratique un broyeur ne contient pas à chaque instant dos boulets ayant tous rigoureusement le même diamètre, C'est la raison pour laquelle dans la définition de l'invention donnée ci-evant, il a été question du"diamètre moyen"des boulets. Il a en outre été question de la "majorité des boulets" pour faire ressortir que dans le calcul du diamètre moyen il ne faut pas tenir compte en pratique d'une petite proportion de boulets dont le diamètre seruit sensiblement différent de celui des autres.
Lu uisposition des alvéoles suivant l'invention a, en provoquant l'entassement de densité maximum, des boulets, cornue effet dtécarter de l'axe de rotation du broyeur le centre de gravité d'une charge donnée de boulets et, par conséquent, d'augmenter l'adhérence de la charge au revêtement sous l'effet de la force centrifuge devenue plus grande, par suite de leur hauteur de chute supérieure, les boulets peuvent donc exercer un travail de broyage plus grand. En outre, puisque le volume des vides entre les boulets est moindre, les possibilités offertes à la matière traitée de se réfugier dans ces vides et d'éc2apper ainsi au broyage sont moindres également.
Dans le but d'accroître la stabilité contrel'effondrement de la charge de boulets, il est préférable d'utiliser la disposition des alvéoles telle que les axes des nivéoles adjacahtes passent par les sommets de carrés dont le côté est égal au diamètre des bouletsparce que le boulet qui récuse sur les quatre boulets dans les quatre alvéoles à la base de la pyramide à base carrée est engagé plus profondément entre ces quatre boulets, donc fixé d'une manière plas stable, que dans le cas où il se trouve engagé entre trois boulets jointifs formant la base d'une pyramide à base triangulaire.
Il est à noter en outre que, dans le même but, on a
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avantage à disposer les alvéoles de façon qutune des diagonales des carrés soit dans un plan diamétral. cette disposition est donc spécialement à conseiller lorsqu'on désire obtenir un effet utile maximum dans le broyage de matières dures et tenaces.-par contre, la disposition des alvéoles adjacentes suivant un triangle peut éventuellement être utilisée avantageusement pour le traitement de matières légèrement plus tendres.
En principe, les alvéoles susdites peuvent avoir une forme hémisphérique complète niais, dans ce cas, les arêtes minces qu'elles forment entre elles-se détruisent facilement par les chocs des boulets. De plus, il faut éviter que les alvéoles puissent se remplir de poussières ou de débris de matière qui,,ne pouvant pas se dégager, empêcheraient les boulets de venir occuper ces emplacements. pour ces raisons, il est utile de ménager les alvéoles sous forme de creux entre des tétons indépendants de même hauteur. Dans ce cas suivant l'invention, les tétons susdits ont leurs axes passant par les sommets de polygones en principe' réguliers ayant au maximum quatre côtésla. longueur de ces côtés étant, en principe, égale au diamètre moyen de la majorité des boulets.
Suivant une particularité complémentaire. les dimensions et/ou les écartements des alvéoles susdites décroissent depuis le côté situé vers l'entrée de la matière vers le côté situé vers la sortie de la matière.
Dans ce casa au cours de la rotation du broyeur, cha- clac calibre d'alvéole offre une possibilité d'encastrement (donc une stabilité) maximum aux boulets de la dimension correspondant à cette alvéole, tandis que tout boulet plus gros y pénètre moins profondément et a en conséquence plus de facilités à s'échapper pour étre, dans la suite de son mouvement; retenu par une alvéole exactement appropriée à sa dimension,.
L'ensemble du revêtement opère donc sur les corps broyants venant en contact avec lui un classement sélectif.
On crée donc ainsi une tendance à retenir du coté de la sortie-où arrive la matière la plus fortement broyée- les. boulets les plus petits ou les plus usés, En conséquence, les gros boulets se groupent vers 1+entrée où ils peuvent exercer au mieux leur action broyante sur les gros fragments de matière que l'on introduit par ce côté dans la chambre de broyage.
Dans le cas d'application de l'invention à un broyeur
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tronconique dans lequel on recherche un effet de classement des boulets par la .:conicité du revêtement, tel que les plus gros boulets se localisent dans la partie la plus large du broyeur et que les dimensions décroissantes des boulets s'ordonnent progressivement vers la partie la plus étroite, cet effet peut être notablement augmenté en ménageant les alvéoles selon l'invention de façon que les dimensions et/ou les-écartements de ces alvéoles décaissent de la partie la plus large vers la partie la plus étroite.
D'autres particularités et détails de l'invention apparattront au cours de la desctiption des dessins annexés au présent mémoire qui représentent schématiquement, et à titre d'exemples seulement, quelques formes de réalisation du broyeur suivant l'invention.
La figure 1 est une coupe transversale dans un broyeur suivant l'invention.
La figure 2 est, à plus grande échelle, une coupe transversale dans une des plaques constituant le revêtement intérieur du broyeur suivant la figure 1.
La figure 3 est un développement d'une partie d'une plaque suivant la figure 2.
Les figures 4, 5'et 6 représentent une alvéole dans des variantes différentes du broyeur suivant l'invention.
Les figures 7 et 8 représentent le développement du revêtement de deux autres variantes du broyeur suivant l'invention.
La figure 9 est une coupe diamétrale dans un broyeur conique auquel on a appliqué un revêtement suivant l'invention.
La figure 10 est, à plus grande échelle, une partie de la coupe suivant la ligne X-X de la figure-9,
La figure 11 est, à la même échelle que la figure 10, une partie de la coupe suivant la ligne XI-XI de la figure 9.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
A la figure 1, on a représenté un broyeur revêtu intérieurement de plaques 3 constituées, par exemple, par de l'acier au manganèse. Ces plaques comprennent une semelle 4 (figure 2) coulée en même temps que des tétons 5 indépendants les uns des autres et présentant la même hauteur. Ces tétons laissent entre eux des creux ou alvéoles dans lesquelles des boulets 6, représentés en trait mixte aux figures 2 et 3, peuvent venir se loger partiellement. Les axes 7 dea tétons 5 passent par les
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sommets de carrés 8 également représentés en trait mixte à la figure 3, La longueur du côté de ces carrés est égale au diamètre des boulets.
Les alvéoles dans lesquelles les boulets peuvent se loger partiellement ont donc leurs axes 9 passant par les sommets de carrés tels que celui représenté en 10 par un double trait mixte. La longueur du coté de ce carré 10 est également égale au diamètre des boulets 6 dans le cas où tous les boulets ont pratiquement le même diamètre.
Si, au lieu d'utiliser des boulets de même diamètre, on utilise, dans une même chambre de broyage, des boulets de diamètres différents, on choisit pour la longueur du coté du carré 10 une longueur égale au diamètre moyen de la majorité des boulets.
Les alvéoles susdites sont disposées, de préférence, comme indiqué à la figure 3, de façon qu'une des diagonales des boulets 10 soit dans un plan diamétral du broyeur, c'est- à-dire, dans le cas d'un revêtement cylindrique, parallèle à l'axe de rotation qui s'étend, dans le sens de la flèche X.
Lorsque la masse de boulets en rotation s'effondre par le sommet et se reconstitue à la base, les boulets qui dévalent le talus sont reçus dans les alvéoles susdites; cette disposition impose un placement des centres de quatre boulets voisins aux sommets d'un carré. Les boulets de la couche en contact avec le revêtement laissent subsister entre eux des creux qui imposent une disposition analogue aux boulets de la couche adjacente.
On arrive ainsi à réaliser une disposition des boulets suivant des pyramides à base carrée dont le côté a un angle égal au diamètre iuoyen des boulets..Avec une disposition des alvéoles telle qu'une, des diagonales du carré dont les sommets passent par les axes des 'alvéoles est parallèle à l'axe de rotation, on obtient une très grande stabilité à l'effondrement. @
La plaque de revêtement du broyeur suivant l'invention peut également comprendre des saillies telles que 11 d'une hauteur moindre que les tétons 5 et telle que les boulets 6 peuvent venir reposer sur les tétons 5 sans toucher les saillies 11.
Les tétons indépendants 5 ont uné tète bombée 12 pouvant recevoir les chocs des boulets et une partie à pente raide 13 à l'abri de ces chocs. Cette disposition permet d'obtenir une grande stabilité à l'effondrement.avec des tétons de dimensions faciles à réaliser par coulée.
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L'entassement obtenu par la disposition des boulets aux sommets de pyramides à base carrée du genre de celles dont il a été question ci-dessus correspond à un volume réel des boulets égal à 74% du volume apparent de la masse de boulets.
Le marne volume apparent peut être obtenu par une disposition des boulets aux sommets d'un tétraèdre régulier dont les arêtes sont égales au diamètre moyen de la majo- rité des boulets. un tel en (tassement peut être provoqué en ménageant les alvéoles de façon que leurs axes passent par les sommets d'un triangle équilatéral dont les cotés ont une longueur égale au diamètre moyen de la majorité des boulets.
Avec, ce tassement maximum, on concentre donc sous un volume total réduit une charge de boulets d'un poids dé- terminé.
Dans un broyeur de dimensions données, la hauteur occupée par la charge est donc moindre que dans le cas d'au- tres tassements. Donc, le centre de gravité de la masse est plus écarté de l'axe de rotation et la force centrifuge engendrée par la rotation de cette masse est plus considé- rable. pour un boulet donné, cette force centrifuge est proportionnelle au rayon de la trajectoire du centre de ce boulet.
La force centrifuge contribue à améliorer l'adhérence des boulets au revêtement, donc ces boulets sont soulevés plus haut et ont emmagasiné, avant de retomber, une énergie cinétique accrue, qu'ils restituent pendant le broyage. '
Le tassement maximum susdit, qu'il soit réalisé en tétraèdre ou en pyramide à base carrée, a également comme effet de réduire le plus possible le volume des vides entre les boulets et, par conséquent, les possibilités offertes à la matière traitée de se réfugier dans ces vides et dtéchap- per ainsi au travail de concassage sont réduites.
Il est à remarquer en 'outre que, dans le cas de la disposition des boulets aux sommets d'une pyramide à base carrée dans le genre susdit, le boulet aux sommets de la pyramide est encastré entre les quatre boulets de la base plus profondément que le boulet aux,sommets du tétraèdre même densité de régulier donnant lieu à la/ tassement ne l'est entre ses congénères. L'arrangement pyramidal à base carrée offre donc pour le boulet au sommet une stabilité plus grande contre l'effondrement lorsque l'axe de la pyramide, entraîné par la rotation du broyeur, s'incline par rapport à la verticale.
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Comme on peut s'en rendre compte aisément, cette stabilité est la plus grande lorsque les alvéoles sont disposées de fa- çon telle qu'une des diagonales des carrés de base soit dans un plan diamétral.
'Une plus grande stabilité contre 'l'effondrement a pour conséquence un meilleur entraînement de la charge, donc une plus grande élévation des boulets, c'est-à-dire une plus forte accumulation d'énergie, d'où la possibilité d'un travail utile accru. La disposition pyramidale à base carrée avec une diagonale dans un plan diamétral est spécialement recommandable lorsqu'on désire obtenir un effet utile maxi- mum dans le broyage de matières dures et tenaces.
La disposi- tion des boulets suivant un tétraèdre régulier peut être uti- lisée éventuellement pour le traitement de matières légère- ment plus tendres, On peut concevoir que dans le cas où un broyeur installé et réglé pour traiter un produit de caractè- res physiques déterminés doit occasionnellement moudre des produits de natures différentes, il soit possible par un remplacement du revêtement, d'approprier ce broyeur pour traiter ces autres produits dans les conditions optima de rentabilité sans devoir recourir aux complications qu'entral'- nerait notamment une modification de vitesse de rotation.
Il est donc possible dans une large mesure d'adapter le broyeur à la matière traitée selon que celle-ci nécessite pour sa mouture des chocs de plus grande énergie ou des efforts moins violents tout en conservant une grande densité de chocs utiles sur la matière et en évitant. l'échappement de celle- ci. Quand il s'agit de matières peu dures susceptibles d'être moulues par frottements plutôt que par chocs, il est possible d'amorcer des mouvements de-roulemen.t dans la masse de la charge en accroissant légèrement l'écartement des axes des alvéoles, En d'aures termes, dans ce cas, le côté des poly- gones constituant la base des pyramides est légèrement supé- rieur au. diamètre moyen de la majorité des boulets.
La figure 4 représente cette forme de réalisation de l'invention. on peut provoquer un mouvement de roulement du même genre dans le cas où certains des cotés des polygones de base des pyramides sont parallèles, à 1 âxe de rotation, en augmen- tant légèrement dans le sens de la rotation une ou plusieurs dimensions de l'alvéole, tout en conservant grâce à l'accro- chage des boulets et de 'la matière par les tétons, l'avantage important d'éviter le glissement préjudiciable de l'ensemble de
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ls masse des boulets.
En d'autres termes, dans ce cas, les côtés des polygones susdits qui ne sont pas parallèles à l'axe de rotation sont plus crânas que ceux qui sont paralleles a cet axe. C'est ce qui est représenté sux figures 5 et 6 pour une disposition des boulets suivant une pyramide respectivement à base carrée et à buse triangulaire.
Si on désire réaliser un tassement moyen, internédiaire entre le tassement maximum susdit et le tassement constaté en pratique dans les broyeurs connus, on fait usage de plaques à alvéoles disposées selon l'invention pour une partie seulement de la surface du revêtement.. Suivant les circonstances, on peut, par exemple, grouper les plaques à alvéoles selon l'invention en rangées annulaires qui alternent avec des rangées annulaires de plaques différentes (figure ?) ou bien faire alterner dans les rangées annulaires des plaques à alvéoles selon l'invention et des plaques différentes (figure 8). Dans ce dernier cas, la succession des plaques dans chaque rangée annulaire peut être quelconque et différer d'une rangée à l'autre.
En faisant varier la proportion de plaques d'un genre par rapport à celle de l'autre genre, on est maitre ae faire varier la aensité moyenne de chargement entre les limiter indiquées ci-dessus.
Dans ce qui précède, on n'a pratiquement considéré que les boulets dans le broyeur. La présence de la matière à broyer se trouvant à différentes stades de fragmentation peut entraîner certaines dispositions particulières.
Bien qu'en principe, on puisse donner aux alvéoles la forme d'une calotte,sphérique, en pratique il est préférable de ne pas recourir à cette forme parce que celle-ci donnerait lieu à des arêtes vives ou relativement minces pouvant être rapidement dégradées par le choc des boulets.
D'autre part, dans le cas d'une alvéole de ce genre, celle-ci pourrait être remplie partiellement ou entièement de matière avant l'arrivée du boulet et la présence de cette matière empêcherait l'arrangement souhaité des boulets, si la matière ne pouvait ce dérober,
En vue de donner aux parois constituant les alvéoles une' résistance suffisante et de créer des vides où la matière peut se réfugier afin de faire place aux boulets et de ne pas contrarier l'occupation par ceux-ci de l'arrangement prévu
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pour eux, il est avantageux de faire emploi de tétons indépendants du genre de ceux dont il a été question ci-dessus, Le contour de chaque alvéole est donc'matérialisé par un certain nombre de points d'appui offerts aux boulets par les tétons garnissant le revêtement.
Les saillies 11 prévues au fond des alvéoles formées par les tétons 5 peuvent donner lieu à un appui supplémentaire pour les boulets. Dans le cas où les tétons sont disposas suivant un réseau triangulaire, des saillies 14 (figure 6) de hauteur supérieure à celle des tétons 5, peuvent être prévues, par exemple,.pour des raisons d'exécution de fonderie, entre les tétons indépendants, et cela de façon à empêcher quelles boulets viennent occuper certaines positions entre les alvéoles.
Les saillies 11 prévues au fond des alvéoles ont, de préférence, une tête légèrement concave, comme visible à la figure 2, tandis que les saillies 14, de hauteur supérieure à celle des tétons' 5, présentent une tête convexe ou pointue,,
Ces dernières saillies ainsi que les saillies 11 évitent l'inconvénient pouvant résulter d'un espace exagéré offert à la matière qui cherche à se dérober aux chocs des boulets,. Elles évitent également le coincement dans les intervalles entre les tétons 5, de fragments de corps broyants ou de corps broyants de dimensions anormales pouvant accidentellement ou par'suite d'usure se trouver dans le mélange constituant la charge de boulets.
Une autre application très utile des revêtements à alvéoles suivant ltinvention est représentée à la figure 9 où on voit un broyeur dont le revêtement est tronconique et qui est destiné à recevoir une charge comprenant un mélange de boulets de diamètres différents, Dans ces broyeurs, la conicité du revêtement a comme effet de classer les boulets. de façon telle que les gros boulets se localisent, dans la partie la plus lerge du broyeur et que les dimensions décroissantes s'ordonnent.progressivement vers la partie la plus étroite. Cet effet de classement est notablement augmenté par l'emploi d'alvéoles disposées de la façon indiquée cidessus) à condition que les dimensions xxx et/ou les écarte- iuents des alvéoles aillent en décroissant de la partie le plus large vers la partie la plus étroite du broyeur.
La figure 10, qui est une coupe au voisinage de la partie la plus large, montre .que les @ alvéoles sont plus grandes, que celles de la figure 11 qui est une coupe
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transversale au voisinage de la partie la plus étroite. u cours du mauve.-,en'de la masse qui accompagne la rot&tion du broyeur, chaque calibre d'alvéole offre une
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Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux formes de réalisation représentées et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la. disposition- et :La constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, à condition que cesmodifications ne soient pas en contradiction vec l'objet de chacune des revendications suivantes.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Rotary ball mill"
The present invention relates to a rotary ball mill, the coating of which has cells in which the balls can be partially lodged.
Grinders of this type have been proposed, the coating of which exhibits inequalities formed by cells or protrusions leaving hollows comparable to cells between them, with the aim of promoting the entrainment of the material by the rotation of the crusher.
With the aim of accelerating the hardening of the material of the coating by the hammering of the balls, it has also been proposed grinders whose coating is provided with projections arranged regularly and also leaving between them hollows similar to cells, the distance between the head of the protrusions being sufficiently small so that the balls cannot reach the bottom of the cells.
In all of these known mills, the volume of the voids between the balls is about 38 of the total volume of the ball charge if these are all of about the same diameter. To this percentage of voids corresponds, for steel balls, an apparent weight 'Per cubic meter of 7,800 kgs x 100-38 - 4,836 kgs.
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We know on the other hand, by calculation, that the arrangement of balls which would give rise to the minimum volume of voids between them, namely 26%, would correspond to an accumulation of balls such as the centers of four or five balls in contact either at the vertices of a pyramid with a triangular base or a square base, respectively.
To this percentage of voids would correspond for steel balls, an apparent weight per cubic meter of 7800 kgs 100-26 5772 kgs. No dispos-ition to achieve 100 in practice such a packing in a moving crusher has never been proposed.
The object of the present invention is a means making it possible to achieve at will a total volume of voids between the balls of the charge, less than 38% and which may be only 26% of the volume occupied by the charge.
To this end, in the mill according to the invention, said cells are arranged, at least for part of the coating, so that in the development of this coating, their axes pass through the vertices of a polygon, in principle regular, having at most. four sides, the length of these sides being in principle equal to the average diameter of the majority of the balls.
during the rotation of the mill, the free surface of the load assumes approximately the appearance of an inclined plane along which the balls descend, having reached the highest level where. they were caused by the adhesion of the coating.
When arriving at the bottom of this inclined plane, the balls will get lodged in the cells, as in all mills whose lining has cells.
However, in the mill according to the invention, the parts of the coating in which the cells are arranged in the particular way which has just been indicated, give rise to a distribution of the balls such as that of the base balls of the pyramid giving take place at the minimum total void volume. When the cells are filled with the balls, the hollows between the upper parts of them form the beginnings of new cells similarly arranged and therefore suitable for similarly arranging a second layer of balls, which can orient a third one, And so on.
If the whole coating has cells arranged in this way, the total volume of the voids should be ,, given the usual dimensions of the mills in relation to the balls
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they contain, about 26% of the volume of the load.
If, on the contrary, only part of the coating is produced in this way, the total volume of the voids between the balls should be between 26 and 38%. It is therefore sufficient to vary the proportion between the surface of the cell plates arranged according to the invention and that of the plates produced otherwise in order to determine at will the apparent specific weight of the whole load of the mill between approximately 5770 and approximately 4830 kgs for steel balls.
Depending on the circumstances, the cell plates according to the invention are grouped in annular rows or in rows following the generatrices of the coating. it is known that in practice a crusher does not at all times contain balls having all strictly the same diameter. This is the reason why in the definition of the invention given above, the "mean diameter" was discussed. "cannonballs. In addition, the "majority of balls" was discussed to point out that in the calculation of the average diameter it is not necessary to take into account in practice a small proportion of balls whose diameter is significantly different from that of the others.
The arrangement of the cells according to the invention has, by causing the piling of maximum density, the balls, the effect of removing from the axis of rotation of the mill the center of gravity of a given load of balls and, consequently, of Increasing the adhesion of the charge to the coating under the effect of the centrifugal force which has become greater, owing to their higher drop height, the balls can therefore perform a greater crushing work. In addition, since the volume of the voids between the balls is less, the possibilities offered to the treated material to take refuge in these voids and thus to escape during grinding are also less.
In order to increase the stability against the collapse of the ball load, it is preferable to use the arrangement of the cells such that the axes of the adjacent nivéoles pass through the vertices of squares whose side is equal to the diameter of the balls because the ball which challenges the four balls in the four cells at the base of the square-based pyramid is engaged more deeply between these four balls, therefore fixed in a more stable manner, than in the case where it is engaged between three contiguous balls forming the base of a pyramid with a triangular base.
It should also be noted that, for the same purpose, we have
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advantage of arranging the cells so that one of the diagonals of the squares is in a diametral plane. this arrangement is therefore especially advisable when it is desired to obtain a maximum useful effect in the grinding of hard and tenacious materials. - on the other hand, the arrangement of the adjacent cells in a triangle can optionally be used advantageously for the treatment of slightly softer materials .
In principle, the aforesaid cells can have a complete hemispherical shape, but in this case, the thin ridges which they form between themselves are easily destroyed by the impact of the balls. In addition, it is necessary to prevent the cells from filling up with dust or debris of material which, cannot be released, would prevent the balls from coming to occupy these locations. for these reasons, it is useful to provide the cells in the form of hollow between independent studs of the same height. In this case according to the invention, the aforementioned studs have their axes passing through the vertices of in principle regular polygons having a maximum of four sidesla. length of these sides being, in principle, equal to the average diameter of the majority of the balls.
According to a complementary feature. the dimensions and / or the spacings of the aforesaid cells decrease from the side situated towards the inlet of the material towards the side situated towards the outlet of the material.
In this case, during the rotation of the mill, the cell caliber cha- clac offers a possibility of maximum embedding (and therefore stability) to balls of the size corresponding to this cell, while any larger ball penetrates less deeply. and consequently has more facilities to escape in order to be, in the course of its movement; retained by a cell exactly appropriate to its size ,.
The entire coating therefore operates on the grinding bodies coming into contact with it in a selective classification.
This creates a tendency to retain on the side of the outlet where the most heavily crushed material arrives. The smallest or most worn balls. Consequently, the large balls are grouped towards 1 + inlet where they can best exert their grinding action on the large fragments of material which is introduced by this side into the grinding chamber.
In the case of application of the invention to a crusher
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frustoconical in which one seeks an effect of classification of the balls by the.: conicity of the coating, such that the largest balls are located in the widest part of the mill and that the decreasing dimensions of the balls are gradually ordered towards the weakest part. narrower, this effect can be notably increased by providing the cells according to the invention so that the dimensions and / or the spacings of these cells extend from the widest part to the narrowest part.
Other features and details of the invention will become apparent from the description of the drawings appended hereto, which schematically represent, and by way of example only, some embodiments of the mill according to the invention.
Figure 1 is a cross section through a mill according to the invention.
Figure 2 is, on a larger scale, a cross section in one of the plates constituting the inner lining of the mill according to Figure 1.
Figure 3 is a development of part of a plate according to Figure 2.
Figures 4, 5 'and 6 show a cell in different variants of the mill according to the invention.
Figures 7 and 8 show the development of the coating of two other variants of the mill according to the invention.
FIG. 9 is a diametrical section through a conical mill to which a coating according to the invention has been applied.
Figure 10 is, on a larger scale, part of the section along the line X-X of Figure-9,
Figure 11 is, on the same scale as Figure 10, part of the section along the line XI-XI of Figure 9.
In these different figures, the same reference notations designate identical elements.
In Figure 1, there is shown a crusher coated internally with plates 3 formed, for example, of manganese steel. These plates comprise a sole 4 (FIG. 2) cast at the same time as studs 5 independent of each other and having the same height. These studs leave between them hollows or cells in which the balls 6, shown in phantom in Figures 2 and 3, can be partially lodged. The axes 7 of the nipples 5 pass through the
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vertices of squares 8 also shown in phantom in FIG. 3. The length of the side of these squares is equal to the diameter of the balls.
The cells in which the balls can be partially lodged therefore have their axes 9 passing through the vertices of squares such as that represented at 10 by a double phantom line. The length of the side of this square 10 is also equal to the diameter of the balls 6 in the case where all the balls have practically the same diameter.
If, instead of using balls of the same diameter, balls of different diameters are used in the same grinding chamber, a length equal to the average diameter of the majority of balls is chosen for the length of the side of square 10. .
The aforesaid cells are preferably arranged as shown in Figure 3, so that one of the diagonals of the balls 10 is in a diametral plane of the mill, that is to say, in the case of a cylindrical coating. , parallel to the extending axis of rotation, in the direction of arrow X.
When the mass of rotating balls collapses at the top and is reconstituted at the base, the balls which descend the slope are received in the aforementioned cells; this arrangement imposes a placement of the centers of four neighboring balls at the vertices of a square. The balls of the layer in contact with the coating leave hollows between them which impose an arrangement similar to the balls of the adjacent layer.
It is thus possible to achieve an arrangement of the balls following pyramids with a square base, the side of which has an angle equal to the average diameter of the balls. With an arrangement of the cells such as one of the diagonals of the square whose vertices pass through the axes of the alveoli is parallel to the axis of rotation, a very high stability to collapse is obtained. @
The coating plate of the mill according to the invention can also include projections such as 11 of less height than the studs 5 and such that the balls 6 can come to rest on the studs 5 without touching the projections 11.
The independent studs 5 have a domed head 12 able to receive the shocks of the balls and a part with a steep slope 13 protected from these shocks. This arrangement makes it possible to obtain great stability against collapse. With nipples of dimensions that are easy to produce by casting.
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The piling up obtained by the arrangement of the balls at the tops of square-based pyramids of the type mentioned above corresponds to a real volume of the balls equal to 74% of the apparent volume of the mass of balls.
The apparent volume marl can be obtained by an arrangement of the balls at the vertices of a regular tetrahedron whose edges are equal to the mean diameter of the majority of the balls. such a settlement can be caused by sparing the cells so that their axes pass through the vertices of an equilateral triangle whose sides have a length equal to the average diameter of the majority of the balls.
With this maximum settlement, therefore, a load of balls of a defined weight is concentrated under a reduced total volume.
In a crusher of given dimensions, the height occupied by the load is therefore less than in the case of other settlements. Therefore, the center of gravity of the mass is further away from the axis of rotation and the centrifugal force generated by the rotation of this mass is more considerable. for a given ball, this centrifugal force is proportional to the radius of the trajectory of the center of this ball.
The centrifugal force helps to improve the adhesion of the balls to the coating, so these balls are lifted higher and have stored, before falling, increased kinetic energy, which they release during grinding. '
The aforementioned maximum settlement, whether made in a tetrahedron or a square-based pyramid, also has the effect of reducing as much as possible the volume of the voids between the balls and, consequently, the possibilities offered to the treated material to take refuge. in these voids and thus escape to the crushing work are reduced.
It should also be noted that, in the case of the arrangement of the balls at the tops of a square-based pyramid of the aforementioned type, the ball at the tops of the pyramid is embedded between the four balls of the base more deeply than the ball at the vertices of the tetrahedron same density of regular giving rise to the / settlement is between its congeners. The pyramid arrangement with a square base therefore provides the ball at the top with greater stability against collapse when the axis of the pyramid, driven by the rotation of the crusher, tilts from the vertical.
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As can easily be seen, this stability is greatest when the cells are arranged such that one of the diagonals of the base squares is in a diametral plane.
'Greater stability against' collapse results in a better entrainment of the load, therefore a greater elevation of the balls, that is to say a greater accumulation of energy, hence the possibility of increased useful work. The square-based pyramidal arrangement with a diagonal in a diametral plane is especially recommendable when maximum useful effect is desired in grinding hard and stubborn materials.
The arrangement of the balls following a regular tetrahedron can be used optionally for the treatment of slightly softer materials. It is conceivable that in the case where a mill installed and adjusted to treat a product of determined physical charac- teristics must occasionally grind products of different natures, it is possible by replacing the coating, to adapt this crusher to process these other products under optimum conditions of profitability without having to resort to the complications that would entail in particular a change in speed of rotation.
It is therefore possible to a large extent to adapt the crusher to the material treated depending on whether the latter requires for its grinding shocks of greater energy or less violent efforts while maintaining a high density of useful impacts on the material and by avoiding. the exhaust thereof. When it comes to not very hard materials likely to be ground by friction rather than by impact, it is possible to initiate rolling movements in the mass of the load by slightly increasing the spacing of the axes of the cells In other words, in this case, the side of the polygons constituting the base of the pyramids is slightly greater than. average diameter of the majority of the balls.
Figure 4 shows this embodiment of the invention. a rolling movement of the same kind can be caused in the case where some of the sides of the base polygons of the pyramids are parallel, to the axis of rotation, by slightly increasing in the direction of rotation one or more dimensions of the cell, while retaining, thanks to the attachment of the balls and the material by the nipples, the important advantage of avoiding the detrimental slippage of the whole of
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the mass of the balls.
In other words, in this case, the sides of the aforesaid polygons which are not parallel to the axis of rotation are more cranial than those which are parallel to this axis. This is shown in FIGS. 5 and 6 for an arrangement of the balls in a pyramid with a square base and a triangular nozzle, respectively.
If it is desired to achieve an average settlement, intermediate between the aforesaid maximum settlement and the settlement observed in practice in known mills, use is made of cell plates arranged according to the invention for only part of the surface of the coating. Under circumstances, it is possible, for example, to group the cell plates according to the invention in annular rows which alternate with annular rows of different plates (figure?) or alternatively to alternate in the annular rows of cell plates according to the invention and different plates (figure 8). In the latter case, the succession of plates in each annular row can be arbitrary and differ from one row to another.
By varying the proportion of plates of one kind relative to that of the other kind, it is possible to vary the average loading density between the limits indicated above.
In the foregoing, practically only the balls in the mill have been considered. The presence of the material to be ground which is at different stages of fragmentation can lead to certain special arrangements.
Although in principle, we can give the cells the shape of a cap, spherical, in practice it is preferable not to use this shape because it would give rise to sharp or relatively thin edges which can be quickly degraded. by the shock of the cannonballs.
On the other hand, in the case of a cell of this type, it could be partially or entirely filled with material before the arrival of the ball and the presence of this material would prevent the desired arrangement of the balls, if the material could not steal it,
In order to give the walls constituting the cells sufficient resistance and to create voids where the material can take refuge in order to make room for the balls and not to interfere with the occupation by them of the planned arrangement
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for them, it is advantageous to make use of independent nipples of the kind of those discussed above, The contour of each cell is therefore 'materialized by a certain number of support points offered to the balls by the nipples garnishing the coating.
The projections 11 provided at the bottom of the cells formed by the studs 5 can give rise to additional support for the balls. In the case where the studs are arranged in a triangular network, projections 14 (Figure 6) of greater height than that of the studs 5, can be provided, for example, for reasons of foundry execution, between the independent studs , and this in order to prevent which balls come to occupy certain positions between the alveoli.
The projections 11 provided at the bottom of the cells preferably have a slightly concave head, as shown in FIG. 2, while the projections 14, of greater height than that of the studs' 5, have a convex or pointed head ,,
These latter protrusions as well as the protrusions 11 avoid the drawback that may result from an exaggerated space offered to the material which seeks to escape the impact of the balls. They also prevent the jamming in the gaps between the studs 5, of fragments of grinding bodies or of grinding bodies of abnormal dimensions which may accidentally or as a result of wear be found in the mixture constituting the charge of balls.
Another very useful application of the cell coatings according to the invention is shown in FIG. 9, which shows a mill the coating of which is frustoconical and which is intended to receive a load comprising a mixture of balls of different diameters. In these mills, the taper of the coating has the effect of classifying the balls. in such a way that the large balls are located, in the lightest part of the crusher and that the decreasing dimensions are ordered.progressively towards the narrowest part. This classification effect is notably increased by the use of cells arranged in the manner indicated above) on condition that the dimensions xxx and / or the distances between the cells decrease from the widest part towards the widest part. narrow of the crusher.
Figure 10, which is a section near the widest part, shows that the cells are larger than those of Figure 11 which is a section
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transverse in the vicinity of the narrowest part. In the course of the mauve .-, in the mass which accompanies the rotation of the crusher, each cell size offers a
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possibility of embedding, (therefore a scc.biJ.it .;) maai> <; u: i with the balls of the dimension corresponding to this cell,
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while any larger ball penetrates it deeply and e. in. CO! 'L'11.! C.: <J.e: c.this over f5.cili pile to escape to be, Üç-; IlS le ,. as a result of its retained movement, it has a cell exactly appropriate to its size.
The whole of the rev0 Lci:> eat therefore operates on the grinding bodies coming into contact.: With it a selective eL..S :: -; 8i.lent selective Tr-eaant to reliforcer that lJ3ré by the whip ionnenient aé ':; 1 (;; of the crusher. It is Fi C'ci: ïûrü6r seen what c-pt says C1-G.SSLtS CiL2c.1'1t seen; éiÍè ', l ::; 1S ionê of the alveoli of the ïe'VtCltlent, : '.. 6 S': '; ur:' J..e; ¯, 15SE. ;; t on 1.i: 1 <r;>, 1 =, iàr ± layer of balls in contact with them, can be 'DC) Ur Itc8.rte.lent des .xes 67: .. 1vâoles, Llui- conditions 1 ease. and the stability of enc.stue.en (the 1. L = eLixié9.: ie layer.
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It is obvious that the invention is not exclusively limited to the embodiments shown and that many modifications can be made in the form, la. provision- and: The constitution of some of the elements involved in its realization, provided that these modifications are not in contradiction with the object of each of the following claims.
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