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Procédé et dispositifs de sélection de produits finement pulvériser.
De nombreuses matières nécessitent, pour être utilisées industriellement, d'être broyées en particules extrêmement fines. Parmi ces matières, on peut citer la craie, les phosphates naturels, le kaolin, le cacao, etc...
Dans les appareils actuellement utilises pour le broyage et la sélection des particules, la finesse de celleâ-ci se trouve limitée rapidement par les risques de colmatage tant des broyeurs que des grilles de triage, surtout lorsque la matière broye est hydroscopique.
Les broyeurs s'engorgent par agglomération de la matière
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contre les parois de la chambre de broyage, tendis que les fines perforations des grilles se trouvent bouchées.
En outre, dans le cas de broyeurs à grilles fixes, les grilles très minces utilisées pour les grandes finesses sont rapidement hors d'usage.
La présente invention a pour objet un procédé et des dispositifs de sélection des particules de produits finement pulvérises, destinés à remédier à ces inconvénients.
Le procède de sélection, selon l'invention, con- siste à mettre en suspension les particules à trier dans un courant d'air et à faire passer ce courant à travers un disque perforé ou grille mis en rotation rapide.
Les dimensions des perforations de ce disque, (dont la disposition et la forme peuvent être quelconques) ne peuvent être pratiquement que très supérieures à la dimension des particules à trier. Toutefois ce disque opère une sélection entre les particules car la probabilité de traversée de la grille par une particule donnée dépend de deux facteurs, à savoir: se, dimension et sa vitesse.
A vitesse égale plus une particule est volumineuse, plus elle risque d'être arrêtée par le bord des perforations de la, grille au moment de la traversée. Si, de plus, les grosses particules ont une vitesse plus faible que les particules fines, la probabilité de traversée de la grille de ces grosses particules sera également réduite de ce fait.
Pour satisfaire à cette dernière condition, le conduit, dans lequel passe le courant d'air porteur des particules, comporte de préférence un élargissement immédiatement en amont de la grille tournante. Cet élar- gissement provoque une diminution de vitesse du courant d'air qui affecte particulièrement les particules les plus volumineuses.
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On remarquera dans le raisonnement qui précède qu'il a été supposé que toutes les particules avaient la même densité. Dans le cas de particules de densités diffé- rentes, tel que le cas de corps étrangers mêlés à la matière broyée (par exemple la silice mélangée à la craie) à égalité de dimension, les particules les plus lourdes ne restent pas en suspension dans le courant d'air, donc se déposent avant d'arriver à la grille ou possèdent une vitesse plus réduite et, dans ces conditions, ne peuvent traverser cette Grille.
Dans un dispositif faisant application de ce procédé, la grille est disposée verticalement ou avec sa face d'entrée orientée vers le bas de manière que les parti- cules n'ayant pu franchir la grille retombent dans le conduit en amont de cette grille d'où elles peuvent ensuite être évacuées. En outre le conduit amenant le courant d'air à la Grille comporte, de préférence, une partie cylindrique ou légèrement convergente située en amont de l'élargissement, qui aboutit à la grille. Ce conduit cylindrique est disposé de préférence horizontalement ou légèrement incliné et con- tribue à réaliser une première sélection des particules.
En effet, les particules les plus lourdes ne pouvant rester en suspension dans le courant d'air retombent sur la partie inférieure de ce conduit où elles peuvent être reprises par un dispositif transporteur, par exemple une vis d'Archimède, qui les amène dans un canal d'évacuation pour être renvoyées au broyeur.
Le courant d'air d'entraînement des parti- cules peut être provoqué par souffleté ou de préférence par aspiration au moyen d'un ventilateur situé au delà de la grille.
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On sait que le travail de broyée entraîne une élévation importante de température du produit broyé, Le courant d'e,ir d'entraînement des particules est donc à température relativement élevée.
Suivant l'invention, l'air ainsi aspiré peut, après avoir été débarrassé des particules sélectionnées ayant traverse, la grille, par exemple de manière connue au moyen d'un cyclone, être recycla dans l'installation, si l'on désire que les opérations de sélection et de broyage s'effectuent à une température plus élevée que celle de l'ambiance, ou bien être utilisé à des fins de chauffage quelconques.
Dans le cas où, eu contraires, on désire recueillir un produit à la température ambiante, le courant d'air de suspension aspiré dans l'ambiance sert au refroidisse- ment de ce produit, ce qui permet par exemple l'ensachage de ce produit immédiatement après broyage.
La description qui va suivre en regard du dessin annexe donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fig. 1 est un schéma, d'ensemble d'une installa- tion de broyage et de sélection conforme à l'invention.
La fig. 2 est la coupe suivant II-II d'une partie de cette installation.
Sur le schéma de la, fig. 1 un broyeur 1 d'un modèle quelconque, alimenté par une trémie 2, délivre dans le conduit 3 une matière broyée aussi finement que possible sans risques de colmatage. Le conduit 3 se prolonge par une partie horizontale 4, cylindrique ou légèrement con- vergente qui débouche dans un élargissement 5 formant
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divergent et conduisant à un disque perforé ou grille 6 qui tourne à grande vitesse pour opérer la, sélection.
D'autres grilles, par exemple la grille 7 comportant des perforations de plus en plus fines, peuvent être dis- posées en arrière de la grille 6, afin d'obtenir des finesses de plus en plus grandes des produits triés.
Dans l'exemple représenté, la grille 7 est calée sur le même arbre 8 que la, grille 6, cet arbre étant entraîne par un moteur 9.
Les bords des grilles sont raccordas aux parois du conduit par des joints 10, en labyrinthe par exemple.
Une dépression est créée dans le conduit par un ventila- teur 11; cette dépression peut être réglée par un obtura- teur 12. Le courant sortant du ventilateur est amené dans un cyclone 15, d'un modèle connu, comportant à sa base un extracteur continu 14. L'air sortant du cyclone en 15 peut être ramené au broyeur ou bien utilisé à des fins de chauffage quelconque, étant donné sa température.
Chacun des compartiments délimités dans le conduit par les grilles comporte des issues d'évacuation des produits refuses par lesdites grilles et des registres permettant de mettre hors circuit la ou les grilles inuti- lisées lorsque la finesse maximum n'est pas exigée. Ainsi, le compartiment 5 comporte un tuyau 16 d'évacuation des refus de la grille 6, tuyau qui sert également à évacuer les lourdes particules se déposant vers les génératrices inférieures du conduit 4. Celles-ci sont déplacées par une vis d'Archimède 17 et, pour éviter que ces particu- les ne restent adhérentes aux parois de l'élargissement 5, celui-ci peut être pourvu d'un vibreur 18 qui force la des- cente des particules appliquées contre la paroi dans le tuyau 16.
Ce conduit est fermé par un clapet 19, tare pour
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s'ouvrir sous une charge déterminée et permettant éventuel- lement une rentrée d'air dans le circuit. Les produits re- cueillis à la sortie du tuyau 16 peuvent être ramenés au broyeur par un moyen de manutention quelconque.
Le compartiment compris entre les deux grilles 6 et 7 comporte de même un tuyau 20 d'évacuation des refus de la grille 7, tuyau fermé par un clapet 21. Les registres 22, 23 et 24 permettent la mise en service de la seule grille 6 (23 et 24 fermés, 22 ouvert) ou des deux grilles à la fois, auquel cas le registre 22 est fermé et les registres 25 et 24 ouverts.
Le fonctionnement de l'installation qui vient d'être décrite est le suivant :
La matière pulvérisée à la finesse maximum permise sans colmatage par le broyeur tombe dans le conduit 3.
Les particules les plus fines sont immédiatement aspirées dans l'élargissement 5, tandis que l'entraînement des par- ticules plus grosses et plus lourdes tombant au fond du conduit 4 vers le tuyau 16 est assuré par la. vis d'Archi- mède.
Le courant d'air est réglé par l'obturateur 12, ce qui permet de réaliser une première sélection dans les conduits 3 et 4. Etant donné l'accroissement brusque du volume du conduit, les particules les plus grosses non retenues dans le conduit 4 tombent directement dans le tuyau 16, tandis que seules les particules fines viennent ren- contrer la grille 6. Du fait de sa rotation, ainsi qu'il a été expliqué dans le préambule, cette grille ne laisse passer que les particules les plus fines.
On peut influencer la finesse du produit obtenu ainsi que le rendement de l'appareil en agissant sur les facteurs suivants :
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a) la dimension des ouvertures pratiquées dans le. grille; b) le rapport des surfaces pleines à la surface des perforations pratiquées dans la grille; c) la vitesse du courant d'air d'aspiration ; d) la vitesse de rotation de la grille;.
Enfin, on peut, à volonté, n'utiliser pour la sélection qu'une partie de la surface de cette grille et, en particulier, la seule périphérie, en disposant devant la grille un écran 25. Cet écran laisse découvertes les per- forations périphériques de la grille, c'est-à-dire celles qui possèdent la plus grande vitesse linéaire, ce qui accroît la. finesse de sélection. Le même résultat peut évidemment être obtenu en utilisant des grilles ne comportant que des perforations périphériques.
La rotation de la grille empêche le colmatage de celle-ci. Les particules refusées se trouvent déposées par gravité ou par la force centrifuge contre la paroi de l'élargissement 5 dont les pentes doivent être aménagées en conséquence. Les particules ayant traversé la grille 6 peu- vent, soit être aspirées directement par le ventilateur, soit être dirigées, grâce à la manoeuvre des registres 22, 23 et 24, vers les autres grilles situées en arrière de la première, grilles dont les perforations sont de dimensions de plus en plus réduites, de manière à trier des particules de plus en plus fines.
Au lieu du ventilateur centrifuge représenté sur la figure, on pourrait également utiliser un ventilateur axial claveté sur le même axe que la ou les grilles. Cette disposition présenterait l'avantage de réduire l'encom- brement de l'installation. Néanmoins, elle n'est applicable que dans les cas où, pour une finesse donnée du produit pulvérisé, la vitesse de rotation de la ou des grilles est la même que le, vitesse de régime du . ventilateur.
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En gênerai, il y aura intérêt à séparer les deux organes en remarquant que le, force motrice nécessaire à la rotation des grilles est très faible.
L'air sortant du ventilateur abandonne les par- ticules triées qu'il maintient en suspension dans le cy- clone 13. L'air sortant du cyclone par le conduit 15 peut être soit renvoyé dans le broyeur, si l'on désire travailler à température élevée, soit être utilise de manière quelcon- que aux fins de récupération des calories qu'il contient.
Le procédé de sélection, selon l'invention, permet d'utiliser des grilles très minces avec des perfora- tions extrêmement fines, c'est-à-dire d'obtenir des produits de très grande finesse sans que, néanmoins, les corps durs étrangers puissent pratiquement arriver au contact de ces grilles et les détériorer. Les risques de colmatage des grilles sont élimines du fait de la rotation.
Le dispositif, selon l'invention, présente, en outre, l'avantage d'éliminer les poussières dans l'installa- tion de broyage par la. suppression des grilles fixes très- fines prévues usuellement dans les broyeurs. :Un effet, les fuites aux joints des broyeurs n'offrent pas aux particules broyées une résistance supérieure à celle des grilles, et par suite les poussières peuvent s'échapper du broyeur et se répandre dans l'atmosphère.
Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux procédé et dispositifs qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
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Method and devices for selecting finely sprayed products.
Many materials require, in order to be used industrially, to be crushed into extremely fine particles. Among these materials, we can mention chalk, natural phosphates, kaolin, cocoa, etc ...
In the devices currently used for the grinding and the selection of the particles, the fineness of the latter is quickly limited by the risks of clogging both of the grinders and of the sorting screens, especially when the ground material is hydroscopic.
The crushers become blocked by agglomeration of the material
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against the walls of the grinding chamber, so that the fine perforations of the screens are blocked.
In addition, in the case of mills with fixed screens, the very thin screens used for large fineness are quickly out of use.
The present invention relates to a method and devices for selecting the particles of finely pulverized products, intended to remedy these drawbacks.
The selection process, according to the invention, consists in suspending the particles to be sorted in a stream of air and in passing this stream through a perforated disc or grid set in rapid rotation.
The dimensions of the perforations of this disc (the arrangement and shape of which can be arbitrary) can practically only be much greater than the dimension of the particles to be sorted. However, this disc operates a selection between the particles because the probability of crossing the grid by a given particle depends on two factors, namely: se, dimension and its speed.
At the same speed, the larger a particle, the more it runs the risk of being stopped by the edge of the perforations of the grid at the time of crossing. If, moreover, the large particles have a slower velocity than the fine particles, the probability of crossing the grid of these large particles will also be reduced thereby.
To satisfy the latter condition, the duct, through which the air stream carrying the particles passes, preferably comprises an enlargement immediately upstream of the rotating grid. This enlargement causes a decrease in the speed of the air current which particularly affects the larger particles.
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It will be noted in the preceding reasoning that it was assumed that all the particles had the same density. In the case of particles of different densities, such as the case of foreign bodies mixed with the ground material (for example silica mixed with chalk) of equal size, the heavier particles do not remain in suspension in the material. air current, therefore settle before reaching the grid or have a lower speed and, in these conditions, cannot cross this Grid.
In a device applying this method, the grid is arranged vertically or with its inlet face oriented downwards so that the particles which have not been able to pass the grid fall back into the duct upstream of this grid. where they can then be removed. In addition, the duct bringing the air stream to the grid preferably comprises a cylindrical or slightly converging part located upstream of the widening, which ends at the grid. This cylindrical duct is preferably arranged horizontally or slightly inclined and helps to carry out a first selection of the particles.
Indeed, the heaviest particles which cannot remain in suspension in the air stream fall back onto the lower part of this duct where they can be taken up by a conveyor device, for example an Archimedean screw, which brings them into a discharge channel to be returned to the grinder.
The flow of entraining air for the particles can be caused by bellows or preferably by suction by means of a fan located beyond the grille.
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It is known that the grinding work leads to a significant rise in the temperature of the ground product. The e, ir drive stream for the particles is therefore at a relatively high temperature.
According to the invention, the air thus sucked in can, after having been freed from the selected particles having passed through, the grid, for example in known manner by means of a cyclone, be recycled into the installation, if it is desired that the selection and grinding operations are carried out at a temperature higher than that of the ambient, or else be used for any heating purposes.
In the event that, otherwise, it is desired to collect a product at room temperature, the suspension air stream sucked into the environment serves to cool this product, which allows for example the bagging of this product. immediately after grinding.
The description which will follow with regard to the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the features which emerge both from the drawing and from the text forming, of course, part of said invention.
Fig. 1 is an overall diagram of a grinding and selection installation according to the invention.
Fig. 2 is the section along II-II of part of this installation.
In the diagram of, fig. 1 a crusher 1 of any model, fed by a hopper 2, delivers into the conduit 3 a ground material as finely as possible without risk of clogging. The duct 3 is extended by a horizontal part 4, cylindrical or slightly converging which opens into a widening 5 forming
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diverge and leading to a perforated disc or grid 6 which rotates at high speed to operate the selection.
Other grids, for example grid 7 comprising finer and finer perforations, can be placed behind grid 6, in order to obtain increasingly fineness of the sorted products.
In the example shown, the grid 7 is wedged on the same shaft 8 as the grid 6, this shaft being driven by a motor 9.
The edges of the grids are connected to the walls of the duct by joints 10, in a labyrinth for example.
A vacuum is created in the duct by a fan 11; this vacuum can be regulated by a shutter 12. The current leaving the fan is fed into a cyclone 15, of a known model, comprising at its base a continuous extractor 14. The air leaving the cyclone at 15 can be returned. in the mill or used for any heating purposes, given its temperature.
Each of the compartments delimited in the duct by the grids comprises exits for evacuating the products rejected by said grids and registers making it possible to switch off the unnecessary grid (s) when the maximum fineness is not required. Thus, the compartment 5 comprises a pipe 16 for evacuating the rejects from the grid 6, a pipe which also serves to evacuate the heavy particles deposited towards the lower generatrices of the duct 4. These are moved by an Archimedes screw 17 and, in order to prevent these particles from remaining adherent to the walls of the enlargement 5, the latter can be provided with a vibrator 18 which forces the descent of the particles applied against the wall in the pipe 16.
This duct is closed by a valve 19, tare for
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open under a determined load and possibly allowing air to enter the circuit. The products collected at the outlet of the pipe 16 can be returned to the crusher by any handling means.
The compartment included between the two grids 6 and 7 likewise comprises a pipe 20 for evacuating the rejects from the grille 7, the pipe closed by a valve 21. The registers 22, 23 and 24 allow the commissioning of only the grille 6 (23 and 24 closed, 22 open) or both grids at the same time, in which case register 22 is closed and registers 25 and 24 open.
The operation of the installation which has just been described is as follows:
The material pulverized to the maximum fineness allowed without clogging by the mill falls into line 3.
The finer particles are immediately sucked into the enlargement 5, while the entrainment of the larger and heavier particles falling at the bottom of the duct 4 towards the pipe 16 is ensured by the. Archimedes' screw.
The air flow is regulated by the shutter 12, which makes it possible to carry out a first selection in the ducts 3 and 4. Given the sudden increase in the volume of the duct, the larger particles not retained in the duct 4 fall directly into the pipe 16, while only the fine particles come up against the grid 6. Due to its rotation, as explained in the preamble, this grid only allows the finest particles to pass.
The fineness of the product obtained as well as the efficiency of the apparatus can be influenced by acting on the following factors:
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a) the size of the openings made in the. wire rack; b) the ratio of the solid surfaces to the surface of the perforations made in the grid; c) the speed of the suction air stream; d) the speed of rotation of the grid ;.
Finally, one can, at will, use for the selection only part of the surface of this grid and, in particular, only the periphery, by placing a screen in front of the grid 25. This screen leaves the perforations uncovered. devices of the grid, that is to say those which have the greatest linear speed, which increases the. finesse of selection. The same result can obviously be obtained by using grids comprising only peripheral perforations.
The rotation of the grid prevents clogging of the latter. The rejected particles are deposited by gravity or by centrifugal force against the wall of the enlargement 5, the slopes of which must be adapted accordingly. The particles which have passed through the grid 6 can either be sucked in directly by the fan, or be directed, by means of the operation of the registers 22, 23 and 24, towards the other grids located behind the first, grids whose perforations are of smaller and smaller dimensions, so as to sort finer and finer particles.
Instead of the centrifugal fan shown in the figure, one could also use an axial fan keyed on the same axis as the grid (s). This arrangement would have the advantage of reducing the size of the installation. However, it is only applicable in cases where, for a given fineness of the sprayed product, the speed of rotation of the grid (s) is the same as the operating speed of. fan.
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In general, it will be advantageous to separate the two bodies by noting that the driving force necessary for the rotation of the grids is very low.
The air leaving the fan abandons the sorted particles which it maintains in suspension in the cyclone 13. The air leaving the cyclone through the duct 15 can either be returned to the mill, if it is desired to work at high temperature, or be used in any way for the purpose of recovering the calories it contains.
The selection process, according to the invention, makes it possible to use very thin screens with extremely fine perforations, that is to say to obtain products of very great fineness without, however, the hard bodies. foreigners can practically come into contact with these grids and damage them. The risk of clogging of the grids is eliminated due to the rotation.
The device according to the invention also has the advantage of eliminating the dust in the grinding installation by the. elimination of very fine fixed screens usually provided in grinders. : One effect, the leaks at the joints of the crushers do not offer the crushed particles a resistance superior to that of the grids, and as a result dust can escape from the mill and spread into the atmosphere.
It goes without saying that modifications can be made to the methods and devices which have just been described, in particular by substitution of equivalent technical means, without departing from the scope of the invention.