<B>Broyeur</B> L'invention a pour objet un broyeur per mettant de désagréger des matières en particu les ayant des dimensions très petites, à l'état sec ou en présence d'un liquide pour former une émulsion ; dans le broyeur selon l'inven tion le broyage se fait par des billes qui roulent sur des pistes formées par des rainures prati quées respectivement dans un anneau extérieur angulairement fixe et dans un anneau intérieur rotatif.
Le broyeur selon l'invention est caractérisé en ce que ledit anneau extérieur comporte sur sa face interne une rainure ayant une section transversale curviligne et en ce qu'il comprend un arbre rotatif logé dans ledit anneau exté rieur et portant ledit anneau rotatif comportant sur sa face externe une rainure, une série de billes disposées dans lesdites rainures entre l'anneau extérieur et l'anneau rotatif, et des organes d'entraînement disposés entre ledit arbre et l'anneau rotatif, ces organes étant agencés de manière telle que le couple trans mis par l'arbre à l'anneau rotatif pendant la rotation de l'arbre ait tendance à déplacer cet anneau rotatif axialement le long de l'arbre, la rainure tracée sur l'anneau rotatif ayant une forme telle que la poussée axiale,
exercée sur ledit anneaux rotatif, sollicite les billes vers l'extérieur pour les serrer contre l'anneau exté rieur. Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'in vention.
Les fig. 1 et 2 montrent, respectivement en coupe axiale et en coupe transversale suivant 2-2 de la fig. 1, un broyeur.
La fig. 3 montre, en coupe axiale, un broyeur à plusieurs étages.
Le broyeur, montré sur les fig. 1 et 2, comporte une boîte cylindrique 10 disposée entre un couvercle supérieur 11 et un couver cle inférieur 12 entre lesquels sont serrés deux anneaux rainurés fixes 13 et 14, écartés l'un de l'autre par une bague d'écartement 15. Des rainures 16, de section curviligne et formant des pistes, sont pratiquées dans les faces inter nes des anneaux 13 et 14. Un arbre d'entraî nement 17 traverse, vers le haut, un trou cen tral pratiqué dans le couvercle inférieur 12 et sur cet arbre est calé un manchon entraîneur 18. Depuis la partie médiane de ce manchon, dans le sens de sa longueur, partent deux rai nures hélicoïdales 19 et 21 qui ont des pas opposés.
Deux anneaux rainurés rotatifs 22 et 23 entourent le manchon 18 et sont disposés de part et d'autre du milieu de son axe longitudi nal, l'anneau 22 comportant, sur sa face in terne, une rainure hélicoïdale 24 dont le pas correspond à celui de la rainure 19 alors que l'anneau 23 comporte, sur sa face interne, une rainure hélicoïdale 25 dont le pas correspond à celui de la rainure 21. Une série de billes 26 est logée dans les deux rainures 24 et 19 et une série analogue de billes 27 se trouve dans les deux rainures 25 et 21, chaque série étant soutenue par une cage 28.
La face externe de chacun des anneaux 22 et 23 comporte une piste ou rainure 29 dont la section transver sale a un profil curviligne tel que le rayon de courbure de cette rainure 29 augmente vers la face de l'anneau 22 ou 23 qui est la plus voi sine du milieu de l'axe longitudinal du man chon 18. Des billes 31 forment deux rangées dont une est logée entre les anneaux rainurés 13, 22 et l'autre entre les anneaux rainurés 14 et 23.
L'arbre entraîneur 17 tourne dans un sens tel que le couple exercé sur les anneaux rai nurés 22 et 23 ait tendance à produire un mou vement angulaire relatif entre l'arbre 17 et les anneaux rainurés, dans un sens tel que lesdits anneaux 22 et 23 soient sollicités de manière à s'écarter dans le sens axial, ce qui, à cause de la forme des rainures 29, refoule les billes 31 vers l'extérieur en les serrant contre les an neaux rainurés 13 et 14, ce qui augmente la pression entre ces billes 31 et ces anneaux.
Les matières à broyer sont introduites dans la machine par une trémie 32 et sont réparties par un cône 33 qui tourne avec le manchon 18, ladite trémie communiquant avec un tube d'alimentation 34 qui débouche juste au-dessus du cône 33. La position du tube d'alimentation 34 est réglable en vue de faire varier le débit avec lequel les matières sont introduites dans la machine, le tube d'alimentation 34 étant vissé, en 35, dans le couvercle supérieur 11 et étant maintenu en place par une bague de blo cage 36.
Un passage annulaire en forme de spirale 37, formant une admission d'air dont la section transversale va en diminuant, est ménagé dans le couvercle supérieur 11, ce passage commu niquant avec l'intérieur de la machine par une fente annulaire 38. L'air, soufflé dans l'extré mité de grande section du passage 37, forme un tourbillon d'air qui pénètre dans la cham- bre de broyage par la fente 38, la variation de la section du passage 37 assurant la répartition approximativement uniforme de l'air le long de la fente annulaire 38.
Le couvercle inférieur 12 comporte un pas sage d'air 39, annulaire et en forme de spi rale, qui est analogue au passage 37 et qui communique avec la chambre de broyage par une fente annulaire 41.
Le cône rotatif 33 projette les matières vers l'extérieur dans le passage compris entre les billes 31 et la rainure 16 de l'anneau rainuré 13, les matières étant broyées par l'effet du roulement des billes sur ledit anneau rainuré 13. Le courant d'air, qui traverse la fente 38, facilite la répartition uniforme des matières.
La rotation des billes refoule les matières vers l'extérieur, à la sortie de ce premier passage, dans le second passage formé entre les billes 31 et la rainure 16 pratiquée dans l'anneau rainuré 14 et dans lequel un nouveau broyage a lieu, les matières, qui quittent le deuxième passage, étant guidées par une paroi inclinée 42, qui tourne avec le manchon 18, vers la fente annulaire 41 et, de là, vers le passage 39 hors duquel elles sont aspirées par la grande extrémité de ce passage ; les matières broyées sont également poussées par le courant d'air soufflé dans l'extrémité supérieure de la ma chine.
Il est évident que la présence des matières à broyer entre les billes 31 et les rainures 16 crée une résistance à la rotation des anneaux rainurés 22 et 23, cette résistance dépendant de la quantité de matières qui se trouve dans la machine. Il en résulte que la pression, exer cée par les billes 31 sur les rainures 16, varie avec la quantité de matières introduites dans la machine. Quand la machine ne contient pas de matières, une résistance très faible s'oppose à la rotation des anneaux rainurés 22 et 23.
Comme une pression importante n'est exercée sur les surfaces de broyage que lorsque des matières à broyer se trouvent entre celles-ci, ces surfaces ne subissent qu'une usure très faible, car les matières à broyer agissent comme un lubrifiant et empêchent que ces surfaces soient directement en contact. Le broyeur à plusieurs étages, montré sur la fig. 3, fonctionne suivant le même principe que celui de la fig. 1. Cette machine comprend un corps cylindrique 44, fermé à ses extrémités supérieure et inférieure respectivement par des couvercles 45 et 46 dans lesquels sont ménagés respectivement des passages d'entrée 47 et de sortie 48.
Un arbre entraîneur traverse, verti calement, une boîte contenant un joint 51, lo gée dans le couvercle inférieur 46. Sur le corps 44 sont calés, à l'aide d'une clavette 52, plu- lieurs anneaux rainurés extérieurs 53, les an neaux extrêmes 53 prenant appui sur des épaulements 54 faisant partie des couvercles susdits. Les intervalles successifs prévus entre les anneaux rainurés 53 sont occupés alternati vement par des bagues d'écartement compres sibles 55, par exemple en caoutchouc, et par des bagues d'écartement non compressibles 56, par exemple en acier.
Sur la partie inférieure de l'arbre entraî neur 49 sont calés, à l'aide d'une clavette 57, trois anneaux rainurés doubles 58, les deux anneaux supérieurs étant faits en une pièce, tandis que l'anneau inférieur comporte deux anneaux séparés 58a. Chaque anneau double coopère avec des séries de billes 59 logées, en partie, dans deux anneaux rainurés adja cents 53 séparés par une bague d'écartement compressible 55, les anneaux doubles 58 pou vant exécuter un mouvement axial limité sur l'arbre entraîneur 49 et les intervalles existant entre ces anneaux 58 étant recouverts par des ba gues déflectrices compressibles 61.
L'extrémité supérieure de l'arbre entraîneur 49 a une sec tion transversale réduite et sur cette extrémité est calé, à l'aide d'une clavette 62, un manchon d'entraînement 63 dont la face externe com porte des rainures hélicoïdales divergentes 64 et 65 s'étendant de part et d'autre de sa partie médiane. Le manchon 63 est entouré de deux anneaux rainurés séparés 66 dont les faces in ternes portent respectivement des rainures hé licoïdales 67 et 68, ayant des pas opposés, des billes 69 étant logées dans les rainures cor respondantes 64 et 67 ainsi que dans les rainu res correspondantes 65 et 68.
Des billes 59 sont intercalées entre les deux anneaux rainu- rés supérieurs et intérieurs 66 et les deux an neaux rainurés supérieurs et extérieurs 53.
Quand la machine fonctionne, la résistance opposée au roulement des billes 59 des deux anneaux supérieurs 53, en raison de la pré sence des matières à broyer, oblige les deux anneaux intérieurs 66 à s'écarter axialement l'un de l'autre, ce qui serre les billes 59, qui sont en contact avec ces anneaux, plus forte ment contre les anneaux extérieurs 53 et ce qui tend à refouler le deuxième anneau 53, à partir du haut, vers le bas.
La poussée vers le bas est transmise au troisième anneau 53 par la bague d'écartement rigide et intermé diaire 56, puis par les billes 59, en contact avec le troisième anneau 53, à l'anneau inté rieur et supérieur 58, et, par la série suivante de billes 59, vers le bas, au quatrième anneau extérieur 53, la poussée étant transmise, d'une manière similaire, par les billes et les anneaux rainurés restants à la partie inférieure de l'em pilage des anneaux. Par conséquent, la pression entre toutes les billes 59 et les anneaux rainu rés, coopérant avec elles, va en augmentant.
Les anneaux intérieurs sont disposés entre des plaques d'extrémité 71 et 72 fixées sur l'arbre entraîneur 49 et ces plaques ont une forme telle que la plaque supérieure 71 guide les matières vers le premier passage à l'extré mité supérieure de la machine, alors que la plaque inférieure 72 les écarte de l'arbre entraî neur 49, à l'extrémité inférieure de la ma chine.
Pour le broyeur montré sur les fig. 1 et 2, l'air traversant la machine a un effet refroi disseur. Dans le broyeur montré sur la fig. 3, le refroidissement peut se faire à l'aide d'un liquide qui traverse une chambre annulaire 73.
Il est évident qu'un nombre quelconque de paires d'étages de broyage, en plus des deux étages adjoints aux organes d'entraînement, pourrait être prévu.
<B> Crusher </B> The object of the invention is a crusher making it possible to break up particulate matter having very small dimensions, in the dry state or in the presence of a liquid to form an emulsion; in the crusher according to the invention, the grinding takes place by balls which roll on tracks formed by grooves made respectively in an angularly fixed outer ring and in a rotating inner ring.
The crusher according to the invention is characterized in that said outer ring comprises on its internal face a groove having a curvilinear cross section and in that it comprises a rotary shaft housed in said outer ring and carrying said rotary ring comprising on its outer face a groove, a series of balls arranged in said grooves between the outer ring and the rotary ring, and drive members arranged between said shaft and the rotary ring, these members being arranged such that the torque transmitted by the shaft to the rotary ring during the rotation of the shaft tends to move this rotary ring axially along the shaft, the groove drawn on the rotary ring having a shape such as the axial thrust,
exerted on said rotating ring, urges the balls outward to clamp them against the outer ring. The accompanying drawings show, by way of example, two embodiments of the invention.
Figs. 1 and 2 show, respectively in axial section and in transverse section along 2-2 of FIG. 1, a crusher.
Fig. 3 shows, in axial section, a multistage mill.
The crusher, shown in fig. 1 and 2, comprises a cylindrical box 10 disposed between an upper cover 11 and a lower cover 12 between which are clamped two fixed grooved rings 13 and 14, spaced from each other by a spacer ring 15. grooves 16, of curvilinear section and forming tracks, are made in the internal faces of the rings 13 and 14. A drive shaft 17 crosses, upwards, a central hole made in the lower cover 12 and on this shaft is wedged a drive sleeve 18. From the middle part of this sleeve, in the direction of its length, leave two helical grooves 19 and 21 which have opposite pitches.
Two rotary grooved rings 22 and 23 surround the sleeve 18 and are arranged on either side of the middle of its longitudinal axis, the ring 22 comprising, on its internal face, a helical groove 24 whose pitch corresponds to that of the groove 19 while the ring 23 comprises, on its internal face, a helical groove 25 whose pitch corresponds to that of the groove 21. A series of balls 26 is housed in the two grooves 24 and 19 and a similar series of balls 27 is in the two grooves 25 and 21, each series being supported by a cage 28.
The external face of each of the rings 22 and 23 comprises a track or groove 29 whose transverse cross section has a curvilinear profile such that the radius of curvature of this groove 29 increases towards the face of the ring 22 or 23 which is the most Neighboring the middle of the longitudinal axis of the sleeve 18. Balls 31 form two rows, one of which is housed between the grooved rings 13, 22 and the other between the grooved rings 14 and 23.
The drive shaft 17 rotates in a direction such that the torque exerted on the grooved rings 22 and 23 tends to produce a relative angular movement between the shaft 17 and the grooved rings, in a direction such that said rings 22 and 23 are biased so as to move away in the axial direction, which, because of the shape of the grooves 29, pushes the balls 31 outwards, tightening them against the grooved rings 13 and 14, which increases the pressure between these balls 31 and these rings.
The materials to be ground are introduced into the machine through a hopper 32 and are distributed by a cone 33 which rotates with the sleeve 18, said hopper communicating with a supply tube 34 which opens just above the cone 33. The position of the feed tube 34 is adjustable in order to vary the rate with which the materials are introduced into the machine, the feed tube 34 being screwed, at 35, into the upper cover 11 and being held in place by a ring of block cage 36.
An annular spiral-shaped passage 37, forming an air intake whose cross-section decreases, is provided in the upper cover 11, this passage communicating with the interior of the machine via an annular slot 38. L ' air, blown into the large section end of passage 37, forms a vortex of air which enters the grinding chamber through slit 38, the variation of the section of passage 37 ensuring the approximately uniform distribution of the air. 'air along the annular slit 38.
The lower cover 12 comprises an air passage 39, annular and in the form of a spiral, which is analogous to the passage 37 and which communicates with the grinding chamber by an annular slot 41.
The rotary cone 33 projects the materials outwards into the passage between the balls 31 and the groove 16 of the grooved ring 13, the materials being crushed by the effect of the rolling of the balls on said grooved ring 13. The current air, which passes through the slot 38, facilitates the uniform distribution of materials.
The rotation of the balls pushes the materials towards the outside, at the exit of this first passage, in the second passage formed between the balls 31 and the groove 16 made in the grooved ring 14 and in which a new grinding takes place, the materials, which leave the second passage, being guided by an inclined wall 42, which rotates with the sleeve 18, towards the annular slot 41 and, from there, towards the passage 39 out of which they are sucked by the large end of this passage; the crushed material is also pushed by the air current blown into the upper end of the machine.
It is obvious that the presence of the material to be ground between the balls 31 and the grooves 16 creates resistance to the rotation of the grooved rings 22 and 23, this resistance depending on the quantity of material which is in the machine. As a result, the pressure exerted by the balls 31 on the grooves 16 varies with the amount of material introduced into the machine. When the machine is free of material, very low resistance is opposed to the rotation of the grooved rings 22 and 23.
Since great pressure is exerted on the grinding surfaces only when there is material to be ground between them, these surfaces only experience very little wear, as the material to be grinded acts as a lubricant and prevents these surfaces. surfaces are in direct contact. The multistage mill, shown in fig. 3, operates on the same principle as that of FIG. 1. This machine comprises a cylindrical body 44, closed at its upper and lower ends respectively by covers 45 and 46 in which inlet 47 and outlet 48 passages are respectively provided.
A drive shaft crosses, vertically, a box containing a seal 51, housed in the lower cover 46. On the body 44 are wedged, by means of a key 52, several outer grooved rings 53, the an end neaux 53 resting on shoulders 54 forming part of the aforementioned covers. The successive intervals provided between the grooved rings 53 are occupied alternately by compressible spacer rings 55, for example of rubber, and by non-compressible spacer rings 56, for example of steel.
On the lower part of the drive shaft 49 are wedged, using a key 57, three double grooved rings 58, the two upper rings being made in one piece, while the lower ring has two separate rings 58a. Each double ring cooperates with series of balls 59 housed, in part, in two adjacent grooved rings 53 separated by a compressible spacer ring 55, the double rings 58 being able to execute a limited axial movement on the drive shaft 49 and the intervals existing between these rings 58 being covered by compressible deflector strips 61.
The upper end of the drive shaft 49 has a reduced transverse section and on this end is wedged, by means of a key 62, a drive sleeve 63, the outer face of which has divergent helical grooves 64 and 65 extending on either side of its middle part. The sleeve 63 is surrounded by two separate grooved rings 66, the inner faces of which bear helical grooves 67 and 68 respectively, having opposite pitches, balls 69 being housed in the corresponding grooves 64 and 67 as well as in the grooves res corresponding 65 and 68.
Balls 59 are interposed between the two upper and inner grooved rings 66 and the two upper and outer grooved rings 53.
When the machine is in operation, the resistance to the rolling of the balls 59 of the two upper rings 53, due to the presence of the material to be ground, forces the two inner rings 66 to move apart axially from each other, this which clamps the balls 59, which are in contact with these rings, more strongly against the outer rings 53 and which tends to push the second ring 53, from the top, downwards.
The downward thrust is transmitted to the third ring 53 by the rigid and intermediate spacer ring 56, then by the balls 59, in contact with the third ring 53, to the inner and upper ring 58, and, by the next set of balls 59, downwards, to the fourth outer ring 53, the thrust being transmitted, in a similar manner, by the balls and the remaining grooved rings to the lower part of the ring assembly. Consequently, the pressure between all the balls 59 and the grooved rings res, cooperating with them, increases.
The inner rings are disposed between end plates 71 and 72 fixed to the drive shaft 49 and these plates have a shape such that the upper plate 71 guides the material towards the first passage at the upper end of the machine, while the lower plate 72 moves them away from the drive shaft 49, at the lower end of the machine.
For the crusher shown in fig. 1 and 2, the air passing through the machine has a cooling effect. In the crusher shown in fig. 3, the cooling can be done using a liquid which passes through an annular chamber 73.
It is obvious that any number of pairs of grinding stages, in addition to the two stages adjoining the drive members, could be provided.