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"Appareil pour transformer des poudres on flocons ou équivalents".
Cette invention est relative à un appareil destiné à transformer des matières pulvérulentes telles que la chaux vive, un mélange de ciment brut, la chaux éteinte, la cendre de soude, le rouge, et cetera en flocons ou autres formes désirées.
En transformant une matière pulvérulente en flocons ou autre forme souhaitée au moyen d'un quelconque des appareils à façonner du type conventionnel comprenant une paire de cylindres façonneurs, des gaz tels que l'air et/ou de la vapeur d'eau emprisonnée dans les particules des matières, empêchent non seulement une force de compaction entre les cylindres de s'exercer effectivement sur une
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partie de la matière se trouvant entre eux, mais encore, en quittant les cylindres, les produits formés sont craque-
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t'i .,,-f.. 1...... oause dilatation ce, gaz qui pour réauitt '"±µj ' '' lés cause do la dilatation de oeilfice qui pour résultat que les produits formes sont fragiles,ce qui conduit à l'impossibilité d'atteindre pleinement le but recherché en donnant à la matière pulvérulente la forme désirée.
Par conséquent, on a proposé antérieurement divers procédés pour façonner des matières pulvérulentes sous des pressions élevées pour leur donner les formes désirées afin d'éviter que le produit ayant la forme résultante ne devienne causant ou fragile. A cette fin, on a généralement utilisé des appareils du type à piston et à cylindre annulaire susceptibles de donner à des matières pulvérulentes les formes désirées, sous haute pression. Cependant, ces appareils sont relativement coûteux en comparaison de leur productivité et leur fonctionnement est aussi onéreux, ce qui a pour résultat d'accroître le prix de fabrication, ce qui n'est pas souhaitable,
Un but de cette invention est, par conséquent, de fournir un appareil perfectionné pour donner à des matières pulvérulentes n'importe quelle forme désirée avec un haut rendement et à bas prix.
Un autre but de cette invention est de fournir un appareil perfectionné pour transformer des matières pulvérulentes, par exemple, en flocons ayant une résistance élevée.
Selon cette invention, on fournit un appareil destiné à donner à une matière pulvérulente une forme désirée et qui comprend une trémie pour recevoir une matière; pulvérulente qui doit être façonnée, au moins un vibreur @ monté élastiquement sur la trémie et comprenant au moins une plaque vibrante disposée en substance verticalement
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à l'intérieur de la trémie et un dispositif vibratoire placé à l'extérieur de la trémie et relié de manière active à chacune des plaques vibrantes et au moins une paire de cylindres façonneurs placée devant une ouverture à l'extrémité inférieure de la trémie, chaque paire de cylindres façonneurs étant en contact élastique avec l'autre et étant susceptible de tourner symétriquement et synchroniquement.
De préférence, le vibreur peut comprendre plu- sieurs plaques vibrantes, dont la plaque centrale se trouve directement au dessus d'une ligne de contact ou de pinçage entre les cylindres façonneurs avec le bord inférieur en substance parallèle à cotte.ligne et les autres plaques sont en substance parallèles lesunes aux autres et symétri- ques par rapport à la plaque centrale.
Il est avantageux qu'au moins une des plaques vibrantes puisse former une partie de la paroi éxtérieure de la trémie.
On peut aussi accroître l'écartement entre deux plaques vibrantes ou entre la plaque vibrante et la paroi extérieure adjacente de la trémie depuis la partie supé- rieure jusqu'à l'extrémité inférieure.
Il est commode que le vibreur puisse être supporté par un câble ou un fil accouplé à la trémie ou à une tra- verse reliée à la même extrémité supérieure adjacente.
On comprendra mieux l'invention en se reportant à la description détaillée qui suit et qui est faite en liaison avec les dessine annexés dans lesquels : la figure 1 montre une élévation de côté d'un appareil construit selon les enseignements de l'invention avec certaines pièces découpées dans le but de montrer clairement l'intérieur de l'appareil;
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la figure 2 montre une élévation de côté de l'appareil représenté sur la figure 1 vu dans le sens de la flèche II de la figure 1; la figure 3 représente une section suivant la ligne III-III de la figure 2 ;
la figure 4 représente une vue en perspective d'un vibreur pouvant être utilisé dans l'appareil représen- té sur les figures 1 et 2 et la figure 5 représente une vue semblable à celle de la figure 1 maie elle montre une variante de l'invention,
En se référant aux figures 1 et 2 des dessins, on y voit une forme de réalisation de 1.'invention. Cette ..forme de réalisation est constituée par deux structures principales ou un dispositif vibratoire de dégazage 'désigné d'une manière générale par l'indice 100 et un ...dispositif de façonnage représente d'une manière générale par l'indice de référence 200. Les deux dispositifs sont fixés de manière rigide sur une fondation ferme constituée, par exemple, par du béton.
Le dispositif vibratoire 100 comprend une trémie
102 qui peut être construite avec n'importe quelle tôle d'acier appropriée et fixée de manière rigide par une paire de supports 104 à une paire d'éléments de base 106 et plusieurs vibreurs 108 (voir figures 1 à 4) montés sur la trémie pour procurer un mouvement vibratoire par rapport à la trémie.
La trémie 102 est pourvue à son extrémité supérieure d'un orifice d'introduction 110 par lequel on peut introduire dans la trémie une matière pulvjrulente à former ou façonner depuis un transporteur pneumatique ou à godets (non représenté). La trémie 102 et ; aussi pour- vue sur la partie de la paroi latérale se tiouvant à un
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niveau légèrement inférieur à celui de l'orifice d'intro- duction 110, d'un orifice de ventilation 112 par lequel tout gaz tel que l'air emprisonné initialement dans lea particules de matière pulvérulente et extrait par l'action du vibreur telle qu'elle est décrite ci-après, s'échappe à l'extérieur de l'appareil.
La trémie 102 comprend un prolongement vers le bas en dessous de l'orifice de venti- lation 112 qui constitue un espace dans lequel la matière pulvérulente chargée dans la trémie 102 s'accumule tempo- rairement avant qu'elle ne soit introduite dans le disposi- tif de façonnage 200
Sur les faces latérales opposées de l'espace de préparation de la trémie 102 qui vient d'être décrit, se trouvent une paire de grilles 114 qui peuvent être faites en n'importe quel acier moulé approprié et qui forment plusieurs compartiments divisés en rectangles (voir figure 1). Les vibreurs 108 sont montés élastiquement sur les structures des grilles de la trémie 102 à l'intérieur de ces compartiments au moyens de pièces de support 116 en matière élastique comme le caoutchouc, Les pièces de support 116 peuvent avoir la forme d'un cadre rectangulaire.
Plus particulièrement, chacune des pièces élastiques de support 116 est montée de manière hermétique sur la strue- ture de grille associée 114 de la trémie 102 au moyen d'une attache 124 faite de pièces soudées en acier plat approprié formant un châssis rectangulaire et de boulons (non repré- sentes). Les plaques 120 et 122 sont disposées de manière à être en substance parallèles l'une à l'autre et dans le cas présent, elles font partie de la paroi extérieure de la trémie 102.
Sur la figure 2, on a représenté les dix vibreurs 108 disposés de manière que chacune des paires de rangées
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horizontales comprennent cinq unités. Il est toutefois bien entendu que le nombre total de vibreurs, le nombre de rangées horizontales et le nombre d'unités comprises dans chaque rangée sont choisis de manière appropriée selon le volume de la partie de la trémie s'étendant vers le bas en dessous de l'orifice de ventilation 112 et de la force vibratoire engendrée par chaque unité. Par consé- quent, un seul vibreur peut donner des résultats satis- faisants. En variante, une seule rangée horizontale ou plus de deux rangées peuvent être nécessaires pour obtenir des résultats satisfaisants.
On a constaté que la partie de la trémie 102 s'étendant en dessous de l'orifice de ventilation 112 doit avoir une longueur ou une hauteur suffisante pour dégazer la matière pulvérulente pendant que celle-ci, chargée et accumulée dans la trémie, se déplace dans l'espace compris entre les plaques vibrantes y compris les plaques des parois extérieures 120 et 122 de la trémie 102 et aussi pour forcer la matière dégazée à pénétrer dans l'espace compris entre une paire de cylindres façonneurs dans le dispositif façonneur 200, grâce à son poids,et à commencer ainsi à recevoir une forme prédéterminée.
Bien que la hauteur du prolongement de la trémie dépende du type et de la grosseur des particules de la matière pulvérulente à façonner et d'autres facteurs, on a trouvé que même pour une matière telle qu'un mélange brut de ciment, la chaux vive ou un équivalent qui est difficule à façonner, il suffit que cette hauteur soit supérieuzeà 1 m et de préférence comprise entre 1,2 et 3 m.
Le vibreur 108 sera maintenant décrit en se référant aux figures 1, 3 et 4. Comme on le voit le mieux sur la figure 4, le vibreur 108 comprend plusieurs plaques
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vibrantes rectangulaires 126 disposées parallèlement les unes aux autres dans des plans verticaux espacés et plu- sieurs paires de bandes de liaison 128 placées horizontale- ment à intervalles pour relier les plaques vibrantes 126.
Les faces principales des bandes de liaison sont disposées de préférence verticalement. Une paire des plaques placées à l'extérieur servent de plaques de paroi extérieure 120 et 122 du vibreur. Les plaques et les bandes sont de préférence en t8le d'acier. Bien qu'on ait représenté trois plaques vi. brantes et trois bandes de liaison 126 et 128 respectivement on peut, si on le désire, utiliser un nombre différent de pièces.
Comme c'est représenté sur les figures 3 et 4. sur une des plaques extérieures 120 est fixé un support 130 servant de pièce de renfort. Une pièce 132 est fixée de manière rigide sur le support 130 de section transversale en T et sur cette pièce est monté un dispositif vibratoire rotatif double, Ce dispositif comprend deux sections identi ques. Par conséquent, on ne décrira entièrement qu'une seul section et les pièces correspondantes de l'autre section sont désignées par les mêmes indices de référence munis du signe '. Une section comprend un moteur électrique 134 fixé de manière rigide sur le support 132 et dont l'arbre du ro- tor 136 porte à une extrémité un poids 138 dont le centre de gravité est excentré.
Les deux arbres de rotor 136 et 136' sont pourvus à leurs extrémités opposées d'une botte d'engrenages dans laquelle est monté un train d'engrenages 142. Le train d'engrenages 142 comprend un nombre pair d'en- grenages, dans le cas présent quatre, et il sert à faire tourner les arbres 136 et 136' de manière synchrone et à maintenir les poids 138 et 138' toujours en phase, symétri- que l'un par rapport à l'autre. Chaque moteur 134 ou 134'
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est raccordé à une source de courant électrique (non repré sentée) par l'intermédiaire de la botte à bornes associée ' 144 ou 144' et un câble (non représenté).
Si l'encombrement du dispositif vibratoire est limité, certains moteurs peuvent être placés d'un coté du groupe de vibreurs tandis que les autres moteurs sont placée de l'autre coté de celui-ci, comme otest représenté sur la figure 3. Cette disposition est avantageuse car elle a de bons effets sur la répartition du poids de la trémie 102 et par conséquent sa résistance mécanique réduit la quantité requise de matière pour la trémie.
Avec la disposition du dispositif vibratoire telle qu'elle vient d'être décrite, on remarquera qu'en service, la paire de poids excentriques 138 et 138' communiquent un mouvement vibratoire ou groupe associé de plaques vibrantes 120-122-126 uniquement dans le sens de la flèche dessinée sur les figures 1 et 4, c'est-à-dire dans la direction nor- male ou à peu près normale au plan de chaque plaque vibrante mais dans aucune autre direction, parce que la vibration d'un des poids annule celle de l'autre poids dans une telle direction.
Comme l'écartement d'une paire de plaques vibran- tes adjacentes dépend des propriétés physiques de la matière pulvérulente à façonner, de l'amplitude et de la fréquence de la vibration nécessaire et de la direction dans laquelle s'effectue la vibration, il est difficile de la déterminer inconditionnellement. On préfère cependant, afin d'accroître la durée utile de la pièce de support élastique 116,que l'amplitude des vibrations soit aussi faible que possible et augmenter le nombre de plaques vibrantes pour prmettre à tout gaz emprisonné dans les particules de matière pulvérulente d'être expulsé de manière satisfaisant.
A titre d'exemple, un mélange brut de ciment passant @ar
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un tamis de 88 microns a été façonné de manière effective avec un dispositif vibratoire tel que celui décrit ci- dessus, avec des vibrations de 1 mm d'amplitude et aveo une fréquence de 3.6.0 cycles par minute, dans un sens normal au plan de chaque plaque vibrante et avec un écarte- ment entre deux plaques adjacentes compris entre 100 mm et 200 mm.
Il est à remarquer sur la figure 1 que les pla- ques vibrantes de chaque unité dans la rangée supérieure sont disposées en substance parallèlement les unes aux autres tandis que les plaques de parois extérieures opposée; de la rangée inférieure sont disposées de manière que l'écartement entre elles aille en augmentant de l'extrémité supérieure à l'extrémité inférieure. Cette mesure facilite la chute des matières pulvérulentes plus denses au cours de leur descente.
Comme le montre la figure 1, le bord inférieur extrême de la trémie 102 est séparé des périphéries d'une paire de cylindres façonneurs 202 et 204 par une petite distance en substance fixe. Les cylindres 202 et 204 sont en contact élastique l'un sur l'autre et ils servent à façonner une matière pulvérulente qui tombe entre eux pour lui donner une forme prédéterminée dépendant de la configuration de la surface périphérique de chaque cylindre
La partie du bord inférieur de la trémie se trouvant entre la paire de cylindres façonneurs a @ la forme d'une . jupe en coin dont le sommet se trouve directement au dessus de la ligne de contact mutuel des cylindres.
Afin d'empê- cher la matière pulvérulente de s'échapper vers l'extérieur de l'appareil par le jeu existant entre le bord inférieur de la trémie 102 et la paire de cylindres façonneurs 202 et,,204, ce bord de la trémie est pourvu d'un bourrage
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coulissant monté au moyen d'une pièce de retenue 150 en acier plat et de boulons (non représentés), Le bour- rage 148 est de préférence en caoutchouc.
On a trouvé que pour obtenir des résultats satisfaisants, une plaque vibrante choisie et de préférence la plaque centrale de chaque vibreur décrit précédemment doit avoir le bord inférieur placé directement au-dessus de la ligne de contact entre les cylindres façonneurs à une distance d'environ 100 à 300 mm de celle-ci tandis que les autres plaques de chaque unité doivent se trouver à des intervalles variant approximativement de 30 à 150 mm et symétriques par rapport à la plaque centrale ou à la plaque choisie.
Les deux cylindres façonneurs 202 et 204 sont portés par des paliers 206 par leurs arbres tournants respectifs 208 et 210. Plus particulièrement, un des arbres par exemple l'arbre 210 peut être tourillonné dans des paliers conventionnels tels que des paliers métalliques @ immergés dans l'huile ou dans des roulements à rouleaux tandis que l'autre arbre 208 est tourillonné de manière mobile dans des paliers de conception particulière sembla- ble au type à centrage automatique permettant d'exercer une pression entre les cylindres réglables à une valeur re- quise pour façonner la matière pulvérulente particulière afin de lui donner une forme prédéterminée.
L'arbre - tournant 208 est représenté ici tourillonné dans une paire de blocs de paliers 212 coulissant chacun entre la surface supérieure 214 d'un coté ou de l'autre du support de palier 206 et une pièce de guidage 220 montée parallèlement et à distance du support de palier grâce à un écarteur 216 ou 218. Ensuite, chacun des supports de palier 206 et 220 est normalement rappelé de manière à appuyer contre le
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cylindre 204 par l'action d'un ressort comprimé 222 agissant par l'intermédiaire d'une pièce de guidage 224.
Afin de pouvoir contr8ler manuellement la pression de serrage entre les cylindres 202 et 204. un volant actionné à la main 226 est prévu pour entraîner une tige filetée 228 solidaire du volant et se vissant dans un trou fileté traversant l'écarteur 216. L'entraînement de la tige file- tée 228 provoque de déplacement de la pièce de guidage 224 permettant ainsi de régler la pression de pinçage entre les cylindres façonneurs.
Les deux cylindres façonneurs 202 et 204 ont le même diamètre de manière à tourner à la même vitesse circonférentielle. En outre, les deux cylindres doivent tourner symétriquement ou en sens opposée, respectivement.
A cette fin, l'arbre 208 du cylindre 202 est enclenché à l'arbre 210 de l'autre cylindre 204 par un train d'engre- nages 230 comprenant un nombre pair d'engrenages. Un engrenage choisi est accouplé de manière active à l'arbre tournant 240 d'un moteur à réducteur ou équivalent repré- ' senté ici sous forme d'un moteur électrique avec des engrenages réducteurs 242, monté sur la fondation 106.
Grâce à cette disposition, lescylindres façonneurs et les engrenages sont agencés de manière à tourner dans les sens respectifs des flèches dessinées près des éléments associés sur la figure 1.
En dessous des deux cylindres façonneurs 202 et
204, on trouve un transporteur à courroie sans fin 244 destiné à entrainer les produits façonnés sortant de l'espace compris entre les cylindres, pour entraîner le transporteur à courroie sans fin 244, un tambour de trans- porteur 246 est monté aux deux extrémités d'un arbre tournant 248 porté par une paire de paliers 250 placée
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dans le support de palier 206. L'arbre tournant 248 peut être, par exemple, accouplé à un arbre tournant 252 d'un moteur à réducteur, tel qu'un moteur électrique 254 avec une réduction par engrena 'ges, destiné à entraîner la courroie sans fin du transporteur 244 dans le sens de la flèche représentée sur la figure 1.
Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante:
On suppose qu'une matière pulvérulente à façonner telle que la chaux vive, un mélange brut de ciment, de la chaux éteinte, du .rouge, des fécules ou équivalents, est versée dans la trémie 102 par l'orifice d'introduction 110 pendant que les moteurs 134 et 134' destinés à entraîner les vibreurs sont mis en charge. Le groupe de plaques vibrantes 126 de chaque unité oomprenant les plaques 120 et 122 des.parois extérieures sont mises en vibration dans un sens perpendiculaire au plan de chaque plaque dans chaque vibreur.
Ce mouvement vibratoire des plaques vibran tes communique un mouvement vibratoire aux particules de la matière pulvérulente qui s'accumule progressivement entre les plaques vibrantes adjacentes dans le but d'expul- ser tout gaz tel que l'air et/ou la vapeur d'eau, empri- sonné parmi les particules. Le gaz ainsi expulsé remonte en sens inverse du déplacement de la matière pulvérulente, qui descend grâce à son propre poids, jusqu'à ce qu'il sorte de la trémie par l'évent 112.
Lorsque la surface supérieure de la masse pulvérulente, accumulée dans la trémie par l'alimentation continue de la matière pulvérulente, arrive juste en dessous de l'évent 112 ou les bords supérieurs des plauqes vibrantes des vibreurs 108 dans la rangée supérieure, le') moteurs 242 et 254 peuvent être démarrés pour entrainer
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les cylindres façonneurs. Il en résulta que la partie de la matière pulvérulente suffisamment dégazée et se trouvant dans la partieinférieure de la trémie 102 pénètre successivement dans l'espace compris entre les deux cylindres façonneurs tournant en synchronisme à une vitesse lente commune due à la fois à son poids et au frottement entre la matière pulvérulente en contact avec les cylindres et ces cylindres.
Ensuite, la masse pulvé- rulente est comprimée et façonnée pour lui donner une terme prédéterminée et après cela, les produits façonnés quittent les cylindres et tombent sur la courroie sans fin du transporteur 244. Les produits façonnés sont enlevée par le transporteur pour subir le traitement subséquent,
Il est à remarquer que la vitesse minimale du transporteur 224 à laquelle ce dernier peut entraîner les produits façonm0s doit être telle que, même si les pro- duits façonnés s'accumulaient sur le transporteur 244.
celui-ci pourrait se déplacer suffisamment pour ne pas empêcher les produits façonnés suivante de sortir de l'appareil, Il est aussi essentiel que, pendant le façon- nage continu de la matière pulvérulente dans le but de lui donner une forme prédéterminée, cette matière soit intro- duite dans la trémie de manière que la surface supérieure de la couche de matière pulvérulente accumulée dans la trémie atteigne toujours la plaque vibrante des vibreurs dans la rangée supérieure.
Cette mesure permet à la matière pulvérulente d'être sufissamment dégazée avant de pénétrer dans l'espace compris entre les cylindres façon- neurs,
Les résultats des expériences effectuées avec diverses matières pulvérulentes en utilisant le présent appareil sont reproduits dans le tableau i ci-dessous,
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TABLEAU 1
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<tb> Type <SEP> Densité <SEP> de <SEP> Densité <SEP> de <SEP> Rapport
<tb>
<tb>
<tb> l'échantillon <SEP> l'échantillon
<tb>
<tb>
<tb> d'échantillon <SEP> avant <SEP> le <SEP> char- <SEP> à <SEP> l'extrémité <SEP> des <SEP> densités
<tb>
<tb>
<tb> gement <SEP> dans <SEP> la <SEP> inférieure <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> trémie <SEP> - <SEP> la <SEP> trémie <SEP> D2/D1
<tb>
EMI14.2
D1 en g/cm D2 en g/cm Mélange brut Q a 1 o 1 5
EMI14.3
<tb> de <SEP> ciment
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chaux <SEP> éteinte <SEP> 0,6 <SEP> 0,9 <SEP> 1,5
<tb>
<tb>
<tb> Cendre <SEP> de <SEP> soude <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0,9 <SEP> 1,5
<tb>
<tb>
<tb> Rouge <SEP> 1,0 <SEP> 1,6 <SEP> 1,6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Amidon <SEP> 0,4 <SEP> 1,6 <SEP> 1,4
<tb>
.
Toute matière pulvérulente dégazée reprise dans le tableau 1 peut être facilement compactée entre les deux cylindres façonneurs. Par exemple, un mélange brut de ciment considéré jusqu'à présent comme difficile à façonner a pu être compacté jusqu'à une densité de 2,0 g/cm3 en utilisant l'appareil décrit ci-dessus comportant une paire de cylindres présentant des surfaces cylindriques lisses et une pression entre les cylindres de 1..000 kg/cm2.
On remarquera facilement que lorsqu'on façonne une matière pulvérulente entre deux cylindres présentant des surfaces cylindriques lisses, le produit façonné sort sous forme d'une feuille plate pendant entre les cylindres.
Cependant, le produit façonné sous cette forme se brise - en flocons, relativement grands par suite de l'action du transporteur d'entraînement 244 et il est enlevé par ce dernier. Il est à remarquer que le volant 226 peut être actionné pour faire varier la pression entre les cylindres façonneurs pour contr8ler ainsi à la fois l'épaisseur et la densité du produit façonné.
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Si on désire transformer une matière pulvérulente en grains, boulettes, briquettes ou toute autre forme désirée, on peut creuser à la surface périphérique des cylindres façonneurs une multitude d'évidements ayant la forme complémentaire de celle désirée pour le produit.
Les évidements dans un des cylindres sont disposés de ma- nière à correspondre aux évidements complémentaires sur l'autre cylindre dans la région de l'espace compris entre les cylindres.
En se référant maintenant à la figure 5 des dessins sur laquelle des indices de référence identiques désignent des éléments similaires ou correspondant à ceux représentés sur les figures 1 à 4, on y voit une variante de l'invention dans laquelle toutes les plaques vibrantes sont placées à l'intérieur d'une trémie et ne comportent pas de plaque de paroi extérieure de la trémie. La dispo- sition représentée comprend plusieurs vibreurs 108 fixés sur les socles respectifs 130 au moyen de pièces de support en n'importe quelle matière élastique appropriée telle que le caoutchouc, les socles étant montés sur une trémie 102.
Afin de maintenir nécessairement les plaques vibranta dans leur position en substance verticale, chaque vibreur 108 peut avantageusement être suspendu à un câble ou fil
152 accouplé de manière active à une traverse commune 154 adjacente à l'extrémité supérieure de la trémie 102. La traverse 154 peut être une cornière en acier. La combinai- son du câble 152 et de la traverse 154 n'interfère pas avec la matière pulvérulente chargée dans la trémie. les autres parties de l'appareil sont fondamentalement identi- ques à celles de la forme de réalisation représentée sur les figures 1 à 4.
Bien qu'on ait montré et décrit l'invention
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conjointement avec certaines formes préférées de réalisa- tion, il est bien. entendu qu'on peut y apporter divers changements dans le détail de la construction et dans la disposition et la combinaison des pièces, sans sortir de l'esprit ni du cadre de l'invention. Par exemple, au lieu du dispositif vibratoire du type rotatif double, on peut utiliser séparément ou en toute combinaison, un dispositif vibratoire rotatif comprenant un seul poids excentré, un dispositif vibratoire électromagnétique, un dispositif vibratoire électromagnétique différentiel comprenant une .armature susceptible de subir un mouvement alternatif entre au moins deux solénoïdes et un dispositif comprenant des plaques vibrantes destinées à être mises en vibration par un mouvement de manivelle.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Apparatus for transforming powders or flakes or the like".
This invention relates to an apparatus for converting powdered materials such as quicklime, a raw cement mixture, slaked lime, soda ash, red, and so on into flakes or other desired shapes.
By converting a powdery material into flakes or other desired shape using any of the conventional type shapers comprising a pair of shaping rolls, gases such as air and / or water vapor trapped in the particles of matter, not only prevent a compaction force between the cylinders from being effectively exerted on a
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part of the material lying between them, but still, on leaving the cylinders, the products formed are cracked
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t'i. ,, - f .. 1 ...... oause dilatation this, gas which for reality causes the dilation of the eye which results in the formed products being fragile, this which leads to the impossibility of fully achieving the desired goal by giving the powder material the desired shape.
Accordingly, various methods have previously been proposed for shaping powdery materials under high pressures to give them the desired shapes in order to prevent the product having the resulting shape from becoming causative or brittle. For this purpose, devices of the piston and annular cylinder type have generally been used capable of giving powdered materials the desired shapes, under high pressure. However, these devices are relatively expensive compared to their productivity and their operation is also expensive, which results in increasing the cost of manufacture, which is not desirable.
It is, therefore, an object of this invention to provide an improved apparatus for shaping powdery materials to any desired shape in high yield and at low cost.
Another object of this invention is to provide an improved apparatus for processing powdery materials, for example, into flakes having high strength.
According to this invention there is provided an apparatus for shaping powder material into a desired shape which comprises a hopper for receiving material; powder which is to be shaped, at least one vibrator @ resiliently mounted on the hopper and comprising at least one vibrating plate disposed substantially vertically
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inside the hopper and a vibrating device placed outside the hopper and actively connected to each of the vibrating plates and at least one pair of shaping rolls placed in front of an opening at the lower end of the hopper, each pair of shaping rolls being in elastic contact with the other and being able to rotate symmetrically and synchronously.
Preferably, the vibrator can comprise several vibrating plates, the central plate of which is directly above a contact or clamping line between the shaping rolls with the lower edge substantially parallel to the chain and the other plates. are substantially parallel to each other and symmetrical with respect to the central plate.
It is advantageous that at least one of the vibrating plates can form part of the outer wall of the hopper.
It is also possible to increase the spacing between two vibrating plates or between the vibrating plate and the adjacent outer wall of the hopper from the upper part to the lower end.
Conveniently, the vibrator can be supported by a cable or wire coupled to the hopper or to a sleeper connected to the same adjacent upper end.
The invention will be better understood by reference to the detailed description which follows and which is made in connection with the accompanying drawings in which: FIG. 1 shows a side elevation of an apparatus constructed according to the teachings of the invention with certain parts cut to clearly show the interior of the appliance;
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Figure 2 shows a side elevation of the apparatus shown in Figure 1 viewed in the direction of arrow II in Figure 1; Figure 3 shows a section along line III-III of Figure 2;
Figure 4 shows a perspective view of a vibrator which can be used in the apparatus shown in Figures 1 and 2 and Figure 5 shows a view similar to that of Figure 1 but shows a variant of the invention,
Referring to Figures 1 and 2 of the drawings, there is shown an embodiment of the invention. This embodiment consists of two main structures or a vibratory degassing device generally designated by the index 100 and a shaping device generally represented by the reference index. 200. Both devices are rigidly fixed to a firm foundation made, for example, of concrete.
The vibratory device 100 comprises a hopper
102 which can be constructed from any suitable sheet steel and rigidly attached by a pair of brackets 104 to a pair of base members 106 and several vibrators 108 (see Figures 1-4) mounted on the hopper to provide vibratory movement with respect to the hopper.
The hopper 102 is provided at its upper end with an introduction port 110 through which a pulverulent material to be formed or shaped can be introduced into the hopper from a pneumatic or bucket conveyor (not shown). The hopper 102 and; also provided on the part of the side wall lying at a
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level slightly lower than that of the introduction port 110, a ventilation port 112 through which any gas such as air initially trapped in the particles of pulverulent material and extracted by the action of the vibrator such as 'it is described below, escapes outside the device.
The hopper 102 includes a downward extension below the ventilation port 112 which provides a space in which the powdery material charged in the hopper 102 accumulates temporarily before it is introduced into the device. - shaping tif 200
On the opposite side faces of the hopper preparation space 102 just described are a pair of screens 114 which may be made of any suitable cast steel and which form several compartments divided into rectangles ( see figure 1). The vibrators 108 are resiliently mounted on the structures of the grids of the hopper 102 inside these compartments by means of support pieces 116 of elastic material such as rubber. The support pieces 116 may have the shape of a rectangular frame. .
More particularly, each of the resilient support pieces 116 is hermetically mounted on the associated grid structure 114 of the hopper 102 by means of a clip 124 made of welded pieces of suitable flat steel forming a rectangular frame and bolts. (not shown). The plates 120 and 122 are arranged so as to be substantially parallel to each other and in this case they form part of the outer wall of the hopper 102.
In Figure 2, there is shown the ten vibrators 108 arranged so that each of the pairs of rows
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horizontal include five units. It is, however, understood that the total number of vibrators, the number of horizontal rows and the number of units included in each row are appropriately chosen according to the volume of the part of the hopper extending downwardly below. the ventilation hole 112 and the vibratory force generated by each unit. Therefore, a single vibrator can give satisfactory results. Alternatively, only one horizontal row or more than two rows may be necessary to achieve satisfactory results.
It has been found that the portion of the hopper 102 extending below the ventilation opening 112 must be of sufficient length or height to degas the powdery material as it, loaded and accumulated in the hopper, is moving. in the space between the vibrating plates including the plates of the outer walls 120 and 122 of the hopper 102 and also to force the degassed material to enter the space between a pair of shaping rolls in the shaping device 200, thanks to to its weight, and thus begin to receive a predetermined shape.
Although the height of the hopper extension will depend on the type and particle size of the powdery material to be shaped and other factors, it has been found that even for a material such as a raw cement mix, quicklime or an equivalent which is difficult to shape, it suffices that this height is greater than 1 m and preferably between 1.2 and 3 m.
The vibrator 108 will now be described with reference to Figures 1, 3 and 4. As best seen in Figure 4, the vibrator 108 comprises several plates.
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rectangular vibrators 126 arranged parallel to each other in spaced vertical planes and several pairs of connecting bands 128 placed horizontally at intervals to connect the vibrating plates 126.
The main faces of the connecting strips are preferably arranged vertically. A pair of the plates placed on the outside serve as the outer wall plates 120 and 122 of the vibrator. The plates and bands are preferably of sheet steel. Although three plates vi. brantes and three connecting bands 126 and 128 respectively one can, if desired, use a different number of parts.
As shown in Figures 3 and 4. on one of the outer plates 120 is fixed a support 130 serving as a reinforcing part. A part 132 is rigidly fixed on the support 130 of cross section in T and on this part is mounted a double rotary vibratory device. This device comprises two identical sections. Therefore, only one section will be fully described and the corresponding parts of the other section are designated by the same reference indices provided with the sign '. One section comprises an electric motor 134 rigidly fixed to the support 132 and of which the shaft of the rotor 136 carries at one end a weight 138 whose center of gravity is eccentric.
The two rotor shafts 136 and 136 'are provided at their opposite ends with a gearbox in which is mounted a gear train 142. The gear train 142 comprises an even number of gears, in in this case four, and it serves to rotate shafts 136 and 136 'synchronously and to keep weights 138 and 138' always in phase, symmetrical to each other. Each 134 or 134 'engine
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is connected to a source of electric current (not shown) via the associated terminal boot '144 or 144' and a cable (not shown).
If the size of the vibratory device is limited, some motors can be placed on one side of the group of vibrators while the other motors are placed on the other side of it, as shown in Figure 3. This arrangement is advantageous because it has good effects on the weight distribution of the hopper 102 and therefore its mechanical strength reduces the required amount of material for the hopper.
With the arrangement of the vibratory device as just described, it will be noted that in use, the pair of eccentric weights 138 and 138 'communicate a vibratory movement or associated group of vibrating plates 120-122-126 only in the direction of the arrow drawn in Figures 1 and 4, that is to say in the direction normal or nearly normal to the plane of each vibrating plate but in no other direction, because the vibration of one of the weight cancels out that of the other weight in such direction.
Since the spacing of a pair of adjacent vibrating plates depends on the physical properties of the powdery material to be shaped, the magnitude and frequency of the vibration required, and the direction in which the vibration takes place, it is it is difficult to determine it unconditionally. It is preferred, however, in order to increase the useful life of the resilient support piece 116, that the amplitude of the vibrations be as low as possible and to increase the number of vibrating plates to allow any gas trapped in the particles of powdery material to escape. 'to be satisfactorily expelled.
For example, a raw cement mixture passing @ar
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an 88 micron sieve was effectively shaped with a vibratory device such as that described above, with vibrations of 1 mm in amplitude and with a frequency of 3.6.0 cycles per minute, in a direction normal to the plane of each vibrating plate and with a distance between two adjacent plates of between 100 mm and 200 mm.
It is noted in Figure 1 that the vibrating plates of each unit in the upper row are arranged substantially parallel to each other while the outer wall plates opposite; of the lower row are arranged so that the spacing between them goes increasing from the upper end to the lower end. This measure facilitates the fall of the denser powdery materials during their descent.
As shown in Figure 1, the extreme lower edge of hopper 102 is separated from the peripheries of a pair of shaping rolls 202 and 204 by a small, substantially fixed distance. The cylinders 202 and 204 are in resilient contact with each other and they serve to shape a powdery material which falls between them into a predetermined shape depending on the configuration of the peripheral surface of each cylinder.
The part of the lower edge of the hopper between the pair of shaping rolls is shaped like a. wedge skirt the apex of which is directly above the line of mutual contact of the cylinders.
In order to prevent the pulverulent material from escaping to the outside of the apparatus by the clearance existing between the lower edge of the hopper 102 and the pair of shaping rolls 202 and 204, this edge of the hopper has a stuffing
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slide mounted by means of a retainer 150 of flat steel and bolts (not shown). The stuffing 148 is preferably of rubber.
It has been found that in order to obtain satisfactory results, a chosen vibrating plate and preferably the center plate of each vibrator described above should have the lower edge placed directly above the contact line between the shaping rolls at a distance of about 100 to 300 mm from it while the other plates of each unit should be at intervals varying approximately from 30 to 150 mm and symmetrical with respect to the central plate or to the chosen plate.
The two shaping rolls 202 and 204 are carried by bearings 206 by their respective rotating shafts 208 and 210. More particularly, one of the shafts, for example the shaft 210 can be journaled in conventional bearings such as metal bearings @ immersed in the shaft. oil or roller bearings while the other shaft 208 is movably journaled in specially designed bearings similar to the self-centering type allowing pressure to be exerted between the cylinders adjustable to a required value. to shape the particular powder material into a predetermined shape.
The rotating shaft 208 is shown here journalled in a pair of bearing blocks 212 each sliding between the upper surface 214 on one side or the other of the bearing support 206 and a guide piece 220 mounted parallel and at a distance. bearing support with a spacer 216 or 218. Next, each of the bearing supports 206 and 220 is normally biased to press against the bearing.
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cylinder 204 by the action of a compressed spring 222 acting through a guide piece 224.
In order to be able to manually control the clamping pressure between the cylinders 202 and 204, a hand-operated flywheel 226 is provided to drive a threaded rod 228 integral with the flywheel and screwed into a threaded hole passing through the spacer 216. The drive of the threaded rod 228 causes movement of the guide piece 224 thus making it possible to adjust the clamping pressure between the shaping rolls.
The two shaping rolls 202 and 204 have the same diameter so as to rotate at the same circumferential speed. In addition, the two cylinders must rotate symmetrically or in opposite directions, respectively.
To this end, the shaft 208 of the cylinder 202 is engaged with the shaft 210 of the other cylinder 204 by a gear train 230 comprising an even number of gears. A selected gear is actively coupled to the rotating shaft 240 of a geared motor or the like, shown here as an electric motor with reducing gears 242, mounted on foundation 106.
Thanks to this arrangement, the shaping cylinders and the gears are arranged so as to rotate in the respective directions of the arrows drawn near the associated elements in FIG. 1.
Below the two shaping cylinders 202 and
204, there is an endless belt conveyor 244 for driving the shaped products coming out of the space between the rolls, to drive the endless belt conveyor 244, a conveyor drum 246 is mounted at both ends of the rollers. 'a rotating shaft 248 carried by a pair of bearings 250 placed
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in the bearing bracket 206. The rotating shaft 248 may be, for example, coupled to a rotating shaft 252 of a geared motor, such as an electric motor 254 with a gear reduction, intended to drive the gear. Conveyor endless belt 244 in the direction of the arrow shown in Figure 1.
The device described above works as follows:
It is assumed that a pulverulent material to be shaped such as quicklime, a raw mixture of cement, slaked lime, red, starch or the like, is poured into the hopper 102 through the introduction port 110 during that the motors 134 and 134 'intended to drive the vibrators are loaded. The group of vibrating plates 126 of each unit including the plates 120 and 122 of the outer walls are vibrated in a direction perpendicular to the plane of each plate in each vibrator.
This vibratory movement of the vibrating plates imparts a vibratory movement to the particles of the powdery material which gradually accumulates between the adjacent vibrating plates with the aim of expelling any gas such as air and / or water vapor. , trapped among the particles. The gas thus expelled rises in the opposite direction to the movement of the pulverulent material, which descends thanks to its own weight, until it leaves the hopper through the vent 112.
When the upper surface of the powdery mass, accumulated in the hopper by the continuous feeding of the powdery material, arrives just below the vent 112 or the top edges of the vibrating plates of the vibrators 108 in the top row, the ') motors 242 and 254 can be started to drive
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shaping cylinders. The result was that the part of the powder material sufficiently degassed and located in the lower part of the hopper 102 successively penetrates into the space between the two shaping rolls rotating in synchronism at a common slow speed due both to its weight and to the friction between the pulverulent material in contact with the rolls and these rolls.
Then, the pulverulent mass is compressed and shaped to give it a predetermined term and after that the shaped products leave the rollers and fall onto the endless belt of the conveyor 244. The shaped products are removed by the conveyor to undergo the treatment. subsequent,
Note that the minimum speed of the conveyor 224 at which the latter can drive the shaped products must be such that, even if the shaped products accumulate on the conveyor 244.
this could move sufficiently so as not to prevent the next shaped products from exiting the apparatus. It is also essential that, during the continuous shaping of the powder material in order to give it a predetermined shape, that material or introduced into the hopper so that the upper surface of the layer of powder material accumulated in the hopper always reaches the vibrating plate of the vibrators in the upper row.
This measure allows the pulverulent material to be sufficiently degassed before entering the space between the shaping rolls,
The results of experiments carried out with various pulverulent materials using the present apparatus are reproduced in Table i below,
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TABLE 1
EMI14.1
<tb> Type <SEP> Density <SEP> of <SEP> Density <SEP> of <SEP> Report
<tb>
<tb>
<tb> sample <SEP> sample
<tb>
<tb>
<tb> sample <SEP> before <SEP> the <SEP> char- <SEP> to <SEP> the <SEP> end of the <SEP> densities
<tb>
<tb>
<tb> gement <SEP> in <SEP> the lower <SEP> <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb> hopper <SEP> - <SEP> the <SEP> hopper <SEP> D2 / D1
<tb>
EMI14.2
D1 in g / cm D2 in g / cm Raw mixture Q a 1 o 1 5
EMI14.3
<tb> of <SEP> cement
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Lime <SEP> slaked <SEP> 0.6 <SEP> 0.9 <SEP> 1.5
<tb>
<tb>
<tb> Ash <SEP> of <SEP> soda <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0.9 <SEP> 1.5
<tb>
<tb>
<tb> Red <SEP> 1.0 <SEP> 1.6 <SEP> 1.6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Starch <SEP> 0.4 <SEP> 1.6 <SEP> 1.4
<tb>
.
Any degassed powdery material listed in Table 1 can be easily compacted between the two shaping rolls. For example, a raw cement mixture heretofore considered difficult to shape could be compacted to a density of 2.0 g / cm3 using the apparatus described above comprising a pair of rollers having surfaces smooth cylinders and a pressure between the cylinders of 1..000 kg / cm2.
It will readily be appreciated that when a powdery material is formed between two rolls having smooth cylindrical surfaces, the shaped product emerges as a flat sheet hanging between the rolls.
However, the product formed in this form breaks up into relatively large flakes as a result of the action of the drive conveyor 244 and is removed by the latter. Note that handwheel 226 can be operated to vary the pressure between the shaping rolls to thereby control both the thickness and the density of the shaped product.
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If it is desired to transform a pulverulent material into grains, pellets, briquettes or any other desired shape, it is possible to hollow out on the peripheral surface of the shaping rolls a multitude of recesses having the shape complementary to that desired for the product.
The recesses in one of the cylinders are arranged to correspond to the complementary recesses on the other cylinder in the region of the space between the cylinders.
Referring now to Figure 5 of the drawings in which identical reference numerals designate elements similar or corresponding to those shown in Figures 1 to 4, there is seen a variant of the invention in which all the vibrating plates are placed inside a hopper and do not have an outer hopper wall plate. The arrangement shown comprises a plurality of vibrators 108 attached to the respective bases 130 by means of support pieces of any suitable elastic material such as rubber, the bases being mounted on a hopper 102.
In order to necessarily maintain the vibrating plates in their substantially vertical position, each vibrator 108 can advantageously be suspended from a cable or wire.
152 actively coupled to a common cross member 154 adjacent to the upper end of hopper 102. Cross member 154 may be a steel angle iron. The combination of cable 152 and crosshead 154 does not interfere with the powder material loaded into the hopper. the other parts of the apparatus are basically the same as those of the embodiment shown in Figures 1 to 4.
Although the invention has been shown and described
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together with some preferred embodiments it is fine. it being understood that various changes can be made in the detail of the construction and in the arrangement and combination of the parts, without departing from the spirit or the scope of the invention. For example, instead of the vibratory device of the double rotary type, it is possible to use separately or in any combination, a rotary vibratory device comprising a single eccentric weight, an electromagnetic vibratory device, a differential electromagnetic vibratory device comprising an armature capable of undergoing a. reciprocating movement between at least two solenoids and a device comprising vibrating plates intended to be set into vibration by a crank movement.
CLAIMS.
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