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La présente invention concerne un procédé pour le -broyage en continu de substances solides.
Les broyeurs à boulets et les broyeurs oscillants sont utilisés pour le broyage en continu ou en discontinu, à sec ou à l'état humide, de matières de-différente nature. Les dimensions des broyeurs à boulets peuvent être choisies en fonction des buts envisagés, alors que celles des broyeurs oscillants sont limitées pour des raisons de construction.
Le rendement spécifique des broyeurs à boulets est relativement faible et diminue à mesure que les dimensions de ces dernière.: augmentent. Pour palier à cet inconvénient, on peut augmenter l'énergie amenée au broyeur par unité de volume. Pour les broyeurs à boulets, cette possibilité est toutefois limitée par le nombre de tours maximum admissible; en effet, la force de la pesanteur entraînant la chute des boulets, ne doit pas être annulée par la force centrifuge dépendant de la vitesse de rotation du'tambour,
Dans les broyeurs oscillants'et les broyeurs plané- taires à boulets, la force de la pesanteur est remplacée par des forces de vibration ou par la force centrifuge, permettant d'amener de plus fortes quantités d'énergie et d'obtenir ainsi un rendement spécifique plus élevé.
Les broyeurs oscillants connus travaillent avec des forças de vibration qui sont généralement 3 à 10 fois supérieures à la force de la pesanteurs La force centrifuge des broyeurs planétaires à boulets peut être encore beaucoup plus grande. Les dimensions de ces deux types de broyeurs sont, pour des raisons de construction, toutefois limitées.
Ils dif..
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firent entre eux, entre autres, par leur mode de fonctionne- ment, Avec les broyeurs oscillants, on peut opérer en continu, tandis qu'avec les broyeurs planétaires à boulets on ne peut travailler qu'en discontinu.,Ces deux broyeurs permettent, grâce à la densité d'énergie croissant avec l'accélération, ' d'augmenter notablement le rendement spécifique, mais ils ne peuvent satisfaire, dans la mesure voulue, aux exigences ac- crues posées par la technique des procédés, en particulier lors d'une automation.
La mise au point de broyeurs à boulets où. de fortes énergies sont transmises mécaniquement, par l'intermédiaire d'agitateurs, tels que les broyeurs à sable ou à perles, de- vait combler cette lacune. Ces types de construction présen- tent toutefois, outre une usure élevée des pièces, l'inconvé- nient, commun à tous les mélangeurs, de favoriser un brassage axial accru, provoquant dans les dispositifs fonctionnant en continu, avec les temps de séjour statistiques, un passage de Emportions non broyées, inconvénient qui ne peut 8tre atténué que par une augmentation en soi indésirable du temps de séjour, diminuant le débit.
,
On s'était donc proposé de mee 'au point un pro- cédé pour le broyage en continu de matières solides, permet- tant des densités d'énergie élevées avec des temps de séjour courts et avec obtention de hauts rendements..
Selon le procédé conforme à la présente invention, la matière à broyer est menée à travers une chambre tournant autour d'un axe central en étant soumise en même temps à une accélération de base constante, ainsi qu'à une accélération supplémentaire autour d'un. autre axe, par exemple au moyen de vibrations ou par rotation.
La valeur de l'accélération de base ainsi aue qele de l'accélération supplémentaire - ces deux valeure pouvant
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être égales ou différentes, - peut être un multiple de la pesanteur.
Pour augmenter l'effet de broyage, il est indiqué de mélanger la matière à broyer avec des éléments broyeurs ,avant de la faire passer à travers la chambre en rotation..
Le dispositif pour le broyage en continu de substan- ces solides est caractérisé en ce qu'un tambour rotatif est
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suspendu dans un oaiéresupportêtélasti,uement et est relié à dispositif vibrÙÀeur. un dispositif v.br.teur, ,
Le tambour est logé de chaque coté dans un arbre creux. Pour l'évacuation de la matière broyée est prévu un tube biseauté à l'extrémité, mené axialement à travers un arbre creux et en repos par rapport au tambour.
Pour prolonger le temps de séjour de la matière dans le tambour et augmenter ainsi l'effet de broyage, l'intérieur
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du tambour, est compazg 6 par des cloisons présentant des àuvertures"0n peut ment intensifier l'effet de broyage en montant simultanément plusieurs tambours dans un cadre.
Le dispositif est, dans ce @as, constitué de plusieurs tan-
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w,bours tournant autour i de eurs axes of ? munis, chacun, aux extrémités, de petits arbreq creux. Les tambours sont dis@o- ses symétriquement et parallèlement, les uns aux autres, ielon
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le principe d.es planétaires à boulets, dans un cidre , ,<,/ roti,f mcyi à"cha u extrémité dlii--À, grand arbre creux; 3;
3. extrémités arbfqs preux étan- reliées, d'un cité, à un. tube d à4ouchant dans l'un des deux gr;ids arbres creux, de'T'aÏtre à une chambre collectrice du cac e3 rôtat3:it ." 9!T " ' Les tambours rotatifs sont compartimentés par @@s cloisons présentant des ouvertures
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e in%qr tion, réside donc dile fait que la matière qui .traverse ' '
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en oontinu la chambre de broyage, ainsi que les éléments broy- eurs, sont soumis à une accélération de base qui est supérieu- re à la force de la pesanteur et qui peut atteindre une va- leur quelconque pour autant que les possibilités au point de vue construction le permettent, et sont contraints, par une accélération supplémentaire égale ou supérieure à l'accéléra- ! tion de base, d'effectuer des mouvements relatifs entre eux et en direction de la paroi du tambour, L'accélération de base est obtenue par la rotation de la chambre,de broyage autour de son propre axe ou autour d'un second axe de rotation.
La chambre de broyage aura avantageusement la forme d'un tam- bour mais elle pourra aussi présenter d'autres formes, L'accé- lération supplémentaire cet produite par des mouvements de vibration ou par une rotation, Imposés à la chambre de broyage.
La valeur de l'accélération supplémentaire et la valeur de l'accélération de base peuvent se trouver dans un rapport quelconque, Des conditions de service optimales s'é- . tabliront avec des valeurs d'accélération déterminées, dépen- dant, entre autres, de la mature de la matière à broyer. La séjour nécessaire au broyage de la matière sera, dans ces con- ditions optimales, le plus petit possible avec une même char- ge d'éléments broyeurs.
A titre indicatif, mais nullement limitatif, on a représenté aux dessins : annexés des exemples de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. Les figures 1 et 2 représentent un broyeur o'scillant avec des chambres de broyage tournant autour d'un axe fixe. Les figures 3 et 4 représentent un broyeur planétaire à boulets. Les deux broyeurs travaillent en continu.
Le broyeur oscillant avivant les figures 1 et'2 constitué par un tambour cylindrique 1 muni de. deux couver- creux clés 2 et 3 solidaires de deux grands arbres/4 et 5. Les ar-
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bres craux sont montés dans les paliers 6 et 2 fixés de façon rigide, par des vis, aux ressorts de vibration 8 et 9.
Un système de balourd 11 monté sur la traverse 10 qui relie les deux ressorts de vibration 8 et 9, anime tout le système d'un mouvement oscillant. Le tambour 1 est entraîne au moyen de la poulie 36, par l'intermédiaire de l'arbre 4. La matière à broyer, qui se trouve par exemple en suspension dans un liquide, est introduite par la trémie 12 fixée de manière rigide par le tenon 13, elle s'écoule par le soufflet
14, le tube 15 et l'alésage 18 pratiqué dans l'arbre creux
4 pour pénétrer dans le tuba distributeur 19 d'où elle arrive dans la première cellule 37 de la chambre de broyage.
Le tube d'amenée 15 est monté coulissant dans l'arbre creux 4 à l'ai- de de la boîte de presse-étoupe 17 et prend part aux oscilla- tions par l'intermédiaire du boulon d'ancrage 16 rattaché au palier 7. Le soufflet élastique 14 relie la trémie fixe au tube 15. La chambre de broyage est subdivisée en cellules 37 à 42 par les tôles 25, 26, 27, 28 et 33.
La matière à broyer chemine ensuite à travers les différentes cellules contenant les éléments broyeurs 35, en passant par les ouvertures 29 à 32 pratiquées dans les tôles de séparation qui mènent obligatoirement la matière vers les zones de contrainte maximale;- se trouvant au voisinage de la paroi du tambour. La dernière cloison 33 est percée de trous ou de fentes 34. Elle peut être remplacée par un tamis.
Elle retient les éléments broyeurs alors que la matière broyée s'é- coule dans la cellule 42 d'où. elle est évacuée, sous l'effet de la pression dynamique engendrée, par le tube 20 biseauté à l'extrémité, monté dans l'arbre creux 5 muni des paliers 22 'et 23, ainsi que dans le cadre 24,et rendu étanche par la botte de presse-étoupe 21; le tube 20 est en repos par rapport
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au tambour ,mais prend part aux vibrations.
Dans une variante de cet exemple de réalisation, on peut monter plusieurs chambres de broyage rotatives dans un système supporté élastiquement, le dispositif provoquant les vibrations se trouvant dans ce cas avantageusement au centre de gravité de ce système, Pour le broyage à sec, les dispositifs d'alimentation et d'évacuation devront être con- çus de manière appropriée, l'amenée de la matière pouvant, par exemple, se faire à l'aide d'une vis sans fin, et l'à- vacuation par entraînement pneumatique.
Le broyeur planétaire à boulets (figures 3 et 4) est constitué par un bâti rotatif, composé du tube 51 et des deux parties frontales 52 et 53 rattachées à ce dernier. Le par- ties frontales 52 et 53 sont reliées'aux arbres creux 54 et
55 tournant, dans les paliers 56 et 57, autour d'un axe fixe.
Les tambours de broyage rotatifs 58 à 61 sont suspendus entre les parties frontales 52,)'.et 53. Les couvercles de fermeture
62 et 65 des chambrés de broyage sont également munis d'ar- ' bres creux 66 à 69, montés dans les paliers 70 à 73 des par- ties frontales 52 et 53. Les tambours de broyage sont subdi- visés en cellules par- les tôles 74 à 83 n'aboutissant pas jusqu'à la paroi de la chambre. Le broyeur est mis en rotation par une transmission à courroie 84, reliée à l'arbre creux 54, tandis que les tambours de broyage sont entraînés, par l'in- termédiaire de la couronne dentée fixe 85, par les roues den- . tées 86 et 87 montées sur les arbres creux 66 et 68.
L'ali- mentation en n'altère à broyer s'effectue par le tube fixe 89 conçu pour l'amenée de suspensions; il pénètre dans l'arbre creux 54 et est rendu étanche par la boite de presse-étoupe 88. La matière s'écoule, en passant par les tubes distribu- teurs 90,91, dans les arbres creux 66 et 68 qui sont égale- ment rendus étanches par des bottes de presse-étoupe 92, 93,
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et enfin dans la première cellule des tambours de broyage 58,
59' Les tambours contiennent des éléments broyeurs 94 et 95 approprias. Lors de son parcours à travers le tambour de broya- ge, la matière est soumise aux contraintes mécaniques des éléments broyeurs et est constamment obligée, par les foies
74 à 83,
de traverser les zones 'de la chambre les plus,éloi- gnées du centre où se manifestent les effets de broyage les plus intenses, A l'extrémité du tambour¯, la matière broyée s'écoule, eh passant par les plaques perforées 96, 97 pouvant également être.agencées en tamis, dans les arbres creux 67,
69. Les éléments broyeurs 94, 95 sont en partie retenus dans le tambpur de broyage par les plaques perforées 96, 97. Pour ' faciliter l'évacuation de la matière broyée, les arbres creux
67 et 69¯peuvent, à l'intérieur, être en forme de cône.
A .l'extrémité des arbres creux 67, 69, la matière broyée est entraînée, sous l'effet de la force centrifuge s'exerçant vers l'extérieur, dans l'espace annulaire 100 de la partie -. frontale 53 en passant par les plaques conductrices 98, 99*
Les paliers 71, 73 des arbres creux 67, 69 sont rendus étan- ches contre le passage de matière broyée par les boites de presse-étoupe 101,102.
Le tube 103 biseauté à l'extrémité, fixé parole support 108, est'guidé dans l'arbre creux 55 par les paliers 104 et 105 et est''rendu étanche par les boites de presse-étoupe 106, 107, il "ouvre" la matière broyée, qui par-la force centrifuge.est projetée en forme d'anneau contre la parci extérieure de l'espace annulaire 100, et la trans- porte vers l'orifice d'évacuation sous l'effet de la pression dynamique.
Les deux types de broyeurs décrits sont appropriés aussi bien pour le broyage à l'état humide que pour le broyage à sec, en régime continu,'des matière les plus diverses,