<Desc/Clms Page number 1>
MELANGEUR A TAMBOUR.
La présente invention a trait aux mélangeurs ou malaxeurs à tambour rotatif servant à effectuer le mélange ou malaxage des matière pulvérulentes et granuleuses, avec ou sans liquides.
Le mélangeur à tambour rotatif horizontal se prête particulièrement aux opérations de mélange ou de malaxage qui exigent un grand débit ou capacité de production, par exemple pour le mélange des minerais de fer, du coke, etc., mais il ne se prête pas en soi au malaxage de matières qui y sont introduites sous forme de grandes charges individuelles. On obtient une meilleure action de mélange en faisant usage d'un arbre à lames ou dents, disposé le long et à l'intérieur du tambour, à l'intérieur de la position qui est occupée par la matière lorsque celle-ci est soulevée au contact d'un des côtés du. tambour pour l'effet de la rotation dudit tambour.
Les lames ou dents de l'arbre sont disposées angulairement afin de propulser la matière longitu- dinalement, mais leurs extrémités libres restent suffisamment à l'écart de la paroi du tambour pour permettre à une partie de la matière d'être élevée près de cette paroi par la rotation du tambour, sans que les dents fassent obstacle à ce mouvement de levée de la matière. La matière ainsi élevée retombe en cascade à partir d'un niveau qui est approximativement celui de la ligne axiale horizontale du tambour au moment où l'action de la pesanteur prédomine sur le frottement qu'exerce ladite matière sur la paroi, sa chute s'effectuant sur la couche de matière qui a été projetée vers l'avant par les dents.
Lè mouvement longitudinal relatif qui a lieu entre la partie de la matière projetée par les dents et la partie qui retombe en cascade produit une action de mélange et s'oppose à la tendance qu'ont les charges successives des matières à ne se mélanger qu'incomplètement en passant à travers le tambour encore sous forme de charges, auquel cas l'action de mélange résultant du retournement de la matière retombant en cascade est principalement limitée à la zone où se joignent deux charges successives.
<Desc/Clms Page number 2>
Toutefois, une action de mélange ou de malaxage encore meilleure est désirable pour certaines applications, et l'objet de l'invention est d'établir un mélangeur de ce type à tambour et arbre denté qui assure une meilleure action de mélange.
Conforméménet à la présente invention, un mélangeur à tambour rotatif horizontal comprend un tambour pourvu de deux ou plusieurs arbres dentés disposés dans la direction longitudinale du tambour à l'intérieur de la position qu'occupe la matière à mélanger pendant la rotation du tambour, et de moyens permettant de faire tourner lesdits arbres dentés à des vitesses différentes l'un par rapport à l'autreo Comme la rotation du tambour a pour effet d'élever la matière au contact d'un des côtés du tambour jusqu'à un niveau à partir duquel elle retombe en cascade d'une façon répétée, les arbres dentés sont de préférence disposés à des niveaux différents à l'intérieur du tambour.
Ainsi, dans le cas de deux arbres dentés, l'arbre denté inférieur est de préférence légèrement déporté par rapport à la ligne centrale verticale du tambour dans le sens de la rotation du tambour, et l'arbre denté supérieur est déporté dans une mesure beaucoup plus grande pour venir un peu au-dessous de l'axe central horizontal du tambour. Il est commode de disposer les deux arbres à la même distance radiale de l'axe du tambour. Dans le cas de l'un et l'autre des deux arbres dentés, il subsiste un certain intervalle entre les extrémités des dents et la paroi intérieure du tambour.
Avec des arbres dentés situés au même rayon à partir de l'axe du tambour et pourvus de dents de même rayon , il existe le même jeu entre les dents de chaque arbre denté et la paroi intérieure du tambour.
Le rayon des dents est tel que les arbres dentés sont à peu près entièrement immergés dans la matière en cours de mélange lorsque le volume de cette matière représente, par exemple, le tiers du volume intérieur du tambour.
La vitesse linéaire des extrémités des dents d'un arbre denté est nettement supérieure à la vitesse périphérique de la virole du tambour, par exemple 5 ou 20 fois plus grande. Il est préférable que les arbres dentés tournent dans le même sens que le tambour, afin de seconder à la fois la levée et la chute en cascade de la matière.
Lorsque les arbres dentés sont entraînés à différentes vitesses l'un par rapport à l'autre, la matière propulsée longitudinalement par l'un des arbres atteint, dans la direction longitudinale, une position qui diffère de celle atteinte par la matière propulsée par l'autre arbre denté, de sorte que, la partie de la matière qui est soumise à une propulsion directe de la part des arbres dentés subit une action de mélange répétée à mesure qu'elle progresse d'une extrémité du tambour à l'autre.
De plus, la matière qui est élevée par le tambour à partir du voisinage de l'arbre denté inférieur et qui est amenée à passer à travers l'intervalle subsistant entre la paroi intérieure du tambour et les dents, retombe en cascade sur l'autre arbre, qui est plus élevée et qui la mélange avec la matière dans laquelle il tourne, ce qui effectue une action de mélange supplémentaire. Par conséquenty en tout point de la longueur du tambour, une partie de la matière est entraînée longitudinalement à des vitesses différentes par les arbres dentés propulseurs respectifs, et ceci, en combinaison avec l'action de mélange supplémentaire de la matière qui retombe en cascade, s'oppose fortement à toute tendance de la matière à progresser à travers le tambour sous forme de charges incomplètement mélangées.
Les charges de matière successives sont ainsi bien mélangées avant d'atteindre l'extrémité de décharge du tambour.
On va décrire maintenant à titre d'exemple un mode de construction de mélangeur à deux arbres dentés selon l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
Figure 1 est une vue en élévation latérale mais principalement en coupe verticale, du mélangeur,
Figure 2 est une coupe par la ligne 2-2 de figure 1,
Figure 3 est une vue en plan,
<Desc/Clms Page number 3>
Figure 4 est une vue en bout correspondant à la figure 2.
Le tambour 1 est pourvu des bandages habituels 2 reposant sur des rouleaux 3et guidés par des rouleaux 4. Il est ferme à l'une de ses extrémi- tés par une plaque fixe 5 à laquelle est incorporée une goulotte d'alimenta- tion 6 et il fait saillie,à son autre extrémité, à l'intérieur d'une goulot- te de décharge 7 à partir de laquelle la matière mélangée tombe pour être enlevée à l'aide d'une bande transporteuse ou de quelqu'autre manière, la vapeur d'eau ou le gaz qu'elle est susceptible de contenir s'échappant par le haut.
Le tambour est entraîné par un moteur 8, par l'intermédiaire d'un en- grenage à vis sans fin 9 et d'une couronne dentée extérieure 10;
Deux arbres dentés 11 et 12, qui présentent une section de forme carrée et disposés à l'intérieur du tambour, traversent des plaques d'étan- chéité 13 et 14 portées respectivement par la plaque de fermeture 5 et par le côté intérieur de la goulotte 7, leurs extrémités extérieures étant suppor- tées par des paliers 15,16 dans des positions qui pont en relation avec la section transversale du tambour 1 comme représenta clairement à la figure 2.
En supposant que le tambour tourne dans le sens d, ,rorsum, tel qu'il est vu à cette figure, l'arbre inférieur 11 est déporté vers la gauche de la ligne centrale verticale 17 et l'arbre supérieur 12 est situé légèrement au-dessous de la ligne centrale horizontale 18 et est notablement déporté vers la gauche de la ligne centrale verticale, de sorte que ces arbres sont tous deux immer- gés dans la matière 19 qui s'élève au contact du côté gauche du tambour jusqu'à un niveau situé un peu au-dessus de la ligne 18, avant de retomber en cascade vers le fond du tambour.
Chacune des faces de la section carrée de chacun des arbres 11, 12 porte des dents ou lames 20, disposées par paires dont les éléments sont décalés l'un par rapport à l'autre, ces dents étant disposées obliquement par rapport à la face de l'arbre de manière qu'elles se meuvent à travers la matière pour la découper. Il ést en général commode que les deux arbres soient identiques en ce qui concerne l'inclinaison et le pas des dents, mais ceci n'est pas essentiel; de plus, des dents peuvent être omises à certains intervalles sur l'un quelconque ou chacun des arbres si l'on juge désirable de diminuer le taux local de projection de matière de l'arbre denté envisa - gé par rapport à l'autre.
A l'extrémité d'alimentation, les arbres 11,12 sont entraînés par une boîte de transmission commune 21 à partir d'un engrenage réducteur 22 actionné par un moteur 23, ce qui permet de choisir la vitesse de rotation qu'il peut être désirable de communiquer aux arbres dentés par rapport à la vitesse du tambour. La boîte de transmission commune 21 entraîne les arbres 11, 12 à des vitesses convenablement différentes, l'arbre inférieur 11 pouvant par exemple recevoir une vitesse de rotation de 50 % supérieure à celle de l'arbre supérieur 12, bien que la disposition inverse puisse aussi être adoptée.
Les extrémité;; 01.\.-3 dents 20 des deux arbres dentés restent à l'écart les unes des autres au cours de la rotation de ces arbres, et l'intervalle qui subsiste entre lesdites extrémités et la paroi intérieure du tambour est approximativement le dixième du diamètre total de chaque arbre.
Une disposition satisfaisante, dans le cas d'un tambour de 2,75 mètres tournant à une vitesse de 3 ou 4 tours par minute, comprend deux arbres dentés d'environ 70 cm de diamètre (mesuré aux extrémités des dents), l'arbre inférieur tournant à 150 tours par minute et l'arbre supérieur tournant à 100 tours par minute. Dans ces conditions, à chaque tour du tambour, la matière 19 avance de 1,05 m environ sous l'action de l'arbre denté inférieur, alors qu'elle avance de 0,75 m environ sous l'action de l'arbre denté supérieur.
Le présent tambour mélangeur se prête particulièrement bien au mélange de minerais de fer, de coke, de poussières de carneau et d'eau pour les usines de concrétion, application pour laquelle on a besoin d'un mélange plus parfait que celui qu'il a été possible d'obtenir à l'aide des mélangeurs des types antérieurs. Il en résulte une action parfaite de malaxage et de mélange.même lorsqu'on introduit dans le tambour une charge importante
<Desc/Clms Page number 4>
d'un seul des constituants, ou qu'on introduit successivement des charges de constituants dont le volume présente de grandes différences.
Une ou plusieurs racles 24 peuvent être disposées à l'intérieur du tambour pour enlever la matière qui adhère à la paroi intérieure au lieu de retomber entièrement, en particulier dans le cas où des liquides doivent être introduits dans le mélange, comme c'est le cas des mélanges destinés aux usines de concrétion dont il a été question plus haut.
<Desc / Clms Page number 1>
DRUM MIXER.
The present invention relates to rotary drum mixers or kneaders for mixing or kneading powdery and granular materials, with or without liquids.
The horizontal rotary drum mixer is particularly suitable for mixing or kneading operations which require a large throughput or production capacity, for example for mixing iron ores, coke, etc., but it is not in itself suitable. the mixing of materials introduced therein in the form of large individual charges. A better mixing action is obtained by making use of a blade or toothed shaft, disposed along and inside the drum, within the position which is occupied by the material when it is lifted at the top. contact of one side of the. drum for the effect of the rotation of said drum.
The blades or teeth of the shaft are arranged angularly in order to propel the material longitudinally, but their free ends remain far enough away from the wall of the drum to allow some of the material to be lifted near this. wall by the rotation of the drum, without the teeth obstructing this lifting movement of the material. The material thus raised falls in a cascade from a level which is approximately that of the horizontal axial line of the drum at the moment when the action of gravity predominates on the friction exerted by said material on the wall, its fall s' performing on the layer of material that has been thrown forward by the teeth.
The relative longitudinal movement which takes place between the part of the material thrown by the teeth and the cascading part produces a mixing action and opposes the tendency of successive loads of material to mix only incompletely passing through the drum still in the form of charges, in which case the mixing action resulting from the turning over of the cascading material is mainly limited to the area where two successive charges join.
<Desc / Clms Page number 2>
However, an even better mixing or kneading action is desirable for some applications, and the object of the invention is to provide such a drum and toothed shaft mixer which provides for a better mixing action.
According to the present invention, a horizontal rotary drum mixer comprises a drum provided with two or more toothed shafts disposed in the longitudinal direction of the drum within the position occupied by the material to be mixed during the rotation of the drum, and means for rotating said toothed shafts at different speeds relative to each other o As the rotation of the drum has the effect of raising the material in contact with one side of the drum to a level at from which it cascades down repeatedly, the toothed shafts are preferably arranged at different levels inside the drum.
Thus, in the case of two toothed shafts, the lower toothed shaft is preferably slightly offset from the vertical center line of the drum in the direction of rotation of the drum, and the upper toothed shaft is offset to a much greater extent. larger to come a little below the horizontal central axis of the drum. It is convenient to arrange the two shafts at the same radial distance from the axis of the drum. In the case of one and the other of the two toothed shafts, there remains a certain gap between the ends of the teeth and the inner wall of the drum.
With toothed shafts located at the same radius from the axis of the drum and provided with teeth of the same radius, there is the same clearance between the teeth of each toothed shaft and the inner wall of the drum.
The radius of the teeth is such that the toothed shafts are almost entirely immersed in the material being mixed when the volume of this material represents, for example, one third of the interior volume of the drum.
The linear speed of the ends of the teeth of a toothed shaft is much greater than the peripheral speed of the drum shell, for example 5 or 20 times greater. It is preferable that the toothed shafts rotate in the same direction as the drum, in order to assist both the rising and the cascading fall of the material.
When the toothed shafts are driven at different speeds relative to each other, the material propelled longitudinally by one of the shafts reaches, in the longitudinal direction, a position which differs from that reached by the material propelled by the another toothed shaft, so that the part of the material which is directly propelled by the toothed shafts undergoes a repeated mixing action as it progresses from one end of the drum to the other.
In addition, the material which is lifted by the drum from the vicinity of the lower toothed shaft and which is caused to pass through the gap remaining between the inner wall of the drum and the teeth, cascades down onto the other. shaft, which is higher and which mixes it with the material in which it rotates, which performs an additional mixing action. Consequently, at any point along the length of the drum, part of the material is driven longitudinally at different speeds by the respective propellant toothed shafts, and this, in combination with the additional mixing action of the cascading material, strongly opposes any tendency for the material to advance through the drum as incompletely mixed fillers.
The successive charges of material are thus well mixed before reaching the discharge end of the drum.
A method of constructing a mixer with two toothed shafts according to the invention will now be described by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a side elevational view, but mainly in vertical section, of the mixer,
Figure 2 is a section through line 2-2 of Figure 1,
Figure 3 is a plan view,
<Desc / Clms Page number 3>
Figure 4 is an end view corresponding to Figure 2.
The drum 1 is provided with the usual tires 2 resting on rollers 3 and guided by rollers 4. It is closed at one of its ends by a fixed plate 5 in which is incorporated a feed chute 6 and it protrudes, at its other end, inside a discharge neck 7 from which the mixed material falls to be removed by means of a conveyor belt or in some other way, the water vapor or the gas it is likely to contain escaping from the top.
The drum is driven by a motor 8, via a worm gear 9 and an external toothed ring 10;
Two toothed shafts 11 and 12, which have a square cross section and arranged inside the drum, pass through sealing plates 13 and 14 carried respectively by the closure plate 5 and by the interior side of the chute. 7, their outer ends being supported by bearings 15,16 in positions which bridge in relation to the cross section of drum 1 as clearly shown in FIG. 2.
Assuming that the drum rotates in the direction d,, rorsum, as seen in this figure, the lower shaft 11 is offset to the left of the vertical center line 17 and the upper shaft 12 is located slightly at below the horizontal center line 18 and is significantly offset to the left of the vertical center line, so that these shafts are both immersed in the material 19 which rises in contact with the left side of the drum to a level located a little above line 18, before cascading down to the bottom of the drum.
Each of the faces of the square section of each of the shafts 11, 12 carries teeth or blades 20, arranged in pairs, the elements of which are offset with respect to one another, these teeth being arranged obliquely with respect to the face of the tree so that they move through the material to cut it. It is generally convenient for the two shafts to be identical with regard to the inclination and pitch of the teeth, but this is not essential; in addition, teeth may be omitted at intervals on any or all of the shafts if it is deemed desirable to decrease the local rate of material projection of the intended toothed shaft relative to the other.
At the feed end, the shafts 11,12 are driven by a common transmission box 21 from a reduction gear 22 actuated by a motor 23, which makes it possible to choose the speed of rotation that it can be desirable to communicate to the toothed shafts relative to the speed of the drum. The common gearbox 21 drives the shafts 11, 12 at suitably different speeds, the lower shaft 11 being able, for example, to receive a speed of rotation of 50% higher than that of the upper shaft 12, although the reverse arrangement may also be adopted.
The ends ;; 01. \ .- 3 teeth 20 of the two toothed shafts remain apart from each other during the rotation of these shafts, and the gap which remains between said ends and the inner wall of the drum is approximately one-tenth of the time. total diameter of each tree.
A satisfactory arrangement, in the case of a 2.75 meter drum rotating at a speed of 3 or 4 revolutions per minute, includes two toothed shafts of about 70 cm in diameter (measured at the ends of the teeth), the shaft lower rotating at 150 revolutions per minute and the upper shaft rotating at 100 revolutions per minute. Under these conditions, at each revolution of the drum, the material 19 advances about 1.05 m under the action of the lower toothed shaft, while it advances about 0.75 m under the action of the shaft. upper toothed.
The present mixing drum is particularly suitable for mixing iron ores, coke, flue dust and water for concretion plants, an application for which a more perfect mixture than what is needed is needed. was possible to obtain using mixers of the earlier types. This results in a perfect kneading and mixing action, even when a large load is introduced into the drum.
<Desc / Clms Page number 4>
of only one of the constituents, or that charges of constituents are introduced successively, the volume of which exhibits great differences.
One or more doctor blades 24 may be arranged inside the drum to remove material which adheres to the inner wall instead of falling entirely, particularly in the case where liquids have to be introduced into the mixture, as is the case. the case of mixtures intended for concretion plants mentioned above.