CH712632A2

CH712632A2 - Dispositif de broyage.

Info

Publication number: CH712632A2
Application number: CH00820/16A
Authority: CH
Inventors: Virdis Antoine
Original assignee: Frewitt Fabrique De Machines Sa
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2017-12-29
Also published as: EP3474995B1; US11440019B2; WO2018002786A1; US20190308199A1; EP3474995A1

Abstract

L’invention concerne un dispositif (1) de broyage pour mettre en œuvre une opération de broyage, comprenant: une unité de broyage (2) incluant un corps (3) qui comporte une chambre (20) de broyage, laquelle peut être remplie d’une matière à broyer, un rotor (4) monté rotatif autour d’un axe (5) dans le corps (3), un tamis (21), et une unité d’entraînement (60) commandant les mouvements du rotor (4) par rapport au tamis (21) pendant l’opération de broyage; dans lequel l’unité d’entraînement (60) est conçue pour fournir un mouvement d’oscillation au rotor (4) autour de l’axe (5), l’angle d’oscillation pouvant être varié pendant l’opération de broyage; dans lequel la chambre de broyage (2) est configurée de manière à diriger le produit à broyer selon une direction sensiblement parallèle à l’axe (5) de rotation du rotor (4).

Description

Description Domaine technique [0001] La présente invention concerne un dispositif de broyage pouvant mettre en œuvre une opération de broyage qui permet d’ajuster les paramètres de broyage et qui permet un débit élevé de la matière broyée.

Etat de la technique [0002] Dans les broyeurs oscillants classiques, le matériau à broyer est broyé entre un rotor rotatif et un tamis. Les propriétés souhaitées du matériau broyé, comme la taille des grains de particules et la vitesse d’écoulement des particules, peuvent être obtenues en sélectionnant de manière adéquate les paramètres de broyage appropriés, tels que la vitesse de rotation du rotor et/ou l’amplitude d’oscillation et de la fréquence dans le cas où le rotor est oscillant. La sélection correcte des paramètres de broyage appropriés est également critique pour éviter une augmentation importante de la température qui pourrait être préjudiciable à la qualité de la matière broyée. Au cours de la plupart des opérations de broyage, cependant, il peut être difficile de choisir les paramètres qui sont appropriés pendant toute l’opération de broyage. En effet, lors du broyage, le matériau peut modifier ses propriétés, par exemple en raison de la température et/ou humidité élevée, ce qui rend les paramètres de broyage insuffisants. Pour obtenir une taille de particule acceptable et uniforme du matériau broyé, il est nécessaire de modifier les paramètres de broyage pendant l’opération de broyage. Un autre problème est d’obtenir un débit élevé de la matière broyée.

Bref résumé de l’invention [0003] La présente invention concerne un dispositif de broyage pour mettre en œuvre une opération de broyage, comprenant: une unité de broyage incluant un corps qui comporte une chambre de broyage, laquelle peut être remplie d’une matière à broyer, un rotor monté rotatif autour d’un axe dans le corps, un tamis, et une unité d’entraînement commandant les mouvements de le rotor par rapport au tamis pendant l’opération de broyage; dans lequel l’unité d’entraînement est conçue pour fournir un mouvement d’oscillation au rotor autour de l’axe, l’angle d’oscillation pouvant être varié pendant l’opération de broyage; et dans lequel la chambre de broyage est configurée de manière à diriger le produit à broyer selon une direction sensiblement parallèle à l’axe de rotation du rotor.

[0004] Le dispositif de broyage de l’invention permet de mettre en oeuvre une opération de broyage dans laquelle il est possible d’ajuster les paramètre de broyage, tout en permettant un débit élevé de la matière broyée.

Brève description des figures [0005] Des exemples de mise en œuvre de l’invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles: la fig. 1 montre un dispositif 1 de broyage comportant un rotor et un tamis, selon un mode de réalisation; la fig. 2 montre une vue en perspective du tamis; et la fig. 3 montre une vue détaillée du rotor, selon un mode de réalisation.

Exemple(s) de mode de réalisation [0006] La fig. 1 montre un dispositif 1 de broyage pour mettre en œuvre une opération de broyage, selon un mode de réalisation. L’unité de broyage 2 comprend un corps 3 comportant une chambre 20 de broyage. Un rotor 4 est monté rotatif autour d’un axe 5 dans le corps 3. Un tamis 21 est monté concentrique autour du rotor 4. Une unité d’entraînement 60 (seulement partiellement visible dans la fig. 1) peut être fonctionnellement connectée à l’unité de broyage 2 afin d’entraîner le rotor 4 par rapport au tamis 21 pendant l’opération de broyage. Selon cet arrangement, le rotor 4 est monté sensiblement verticalement, concentrique avec le tamis 21.

[0007] La matière à broyer peut être introduite dans la chambre 20 de broyage du dessus, par une entrée 32. Lors de l’opération de broyage, la matière est broyée par l’action combinée du rotor 4 et du tamis 21 et la matière broyé qui a traversé le tamis 21 sort de l’unité de broyage 2 par une sortie 33 (par le bas).

[0008] Le dispositif 1 de broyage comporte un élément de transmission 61 comprenant un arbre de broyage 6 sur lequel est monté le rotor 4. L’élément de transmission 61 est configuré pour transmettre l’entraînement de l’unité d’entraînement 60 à l’arbre de broyage 6.

[0009] Selon une forme préférée, l’élément de transmission 61 comprend un joint de transmission 62 permettant l’entraînement de l’arbre de broyage 6 par l’intermédiaire d’un arbre de transmission 63, sensiblement orthogonal à l’arbre de broyage 6. L’arbre de broyage 6 est monté dans un palier d’arbre de broyage 64 et l’arbre de transmission 63 est monté dans un palier de transmission 65.

[0010] L’élément de transmission 61 peut également être configuré de manière à entraîner le rotor 4 directement par le haut ou par le bas, c’est-à-dire, fournir une connexion fonctionnelle selon l’orientation de l’axe 5 de rotation du rotor 4 (transmission directe).

[0011] Avantageusement, l’élément de transmission 61 comporte également une unité de connexion 30 permettant de connecter de manière fonctionnelle l’unité de broyage 2 à l’unité d’entraînement 60, par l’intermédiaire de l’élément de transmission 61. L’unité de connexion 30 est configurée pour permettre de connecter l’élément de transmission 61 à l’unité d’entraînement 60 de manière amovible. La connexion de l’élément de transmission 61 à l’unité d’entraînement 60 peut comprendre un collier de type «Tri-clamp» ou tout autre système de connexion rapide approprié.

[0012] Lorsque l’unité de broyage 2 est connecté à l’unité d’entraînement 60, par l’intermédiaire de l’élément de transmission 61 et de l’unité de connexion 30, l’unité d’entraînement 60 entraîne l’arbre de broyage 6 en rotation autour de l’axe 5. Les mouvements du rotor 4 par rapport au tamis 21 peuvent être commandés de sorte à réaliser l’opération de broyage, c’est-à-dire, permettre le fractionnement de la matière à broyer par l’action combinée du rotor 4 et du tamis 21, selon les spécifications de broyage désirées.

[0013] La chambre de broyage 2 configurée de manière à ce que la matière circule de haut en bas (entre l’entrée 32 et la sortie 33), selon une direction sensiblement parallèle à l’axe 5 de rotation du rotor 4, permet de profiter de la gravité et d’augmenter le débit de la matière broyée par rapport à un dispositif dans lequel le rotor et le tamis sont orientés horizontalement. Le débit de la matière broyée est également augmenté par la surface plus grande du tamis 21 concentrique par rapport à un tamis placé sous un rotor tournant selon un axe orienté horizontalement.

[0014] Dans un mode de réalisation, l’unité de connexion 30 inclut un module adaptateur 31 configuré pour adapter les caractéristiques de l’unité d’entraînement 60 aux besoins de l’unité de broyage 2 fonctionnellement connectée à l’unité d’entraînement 60. Il est ainsi possible de connecter de manière fonctionnelle différentes unités de broyage 2 en fonction du procédé de broyage que l’on souhaite exécuter. Un avantage de l’unité de connexion 30 est qu’une seule unité d’entraînement 60 peut être utilisée pour plusieurs chambres de broyage 2, diminuant les coûts de l’équipement.

[0015] Le débit de la matière à broyer entrant dans la chambre 2 de broyage peut être régulé par l’ajout d’un système de dosage (non représenté). Le débit peut également être modifié par entraînement de la matière dans un flux d’air (non représenté).

[0016] Un flux d’air de protection 50 peut être injecté le long de l’arbre 5 de rotor, dirigé vers le rotor 4 de manière à empêcher une infiltration de la matière à broyer dans l’élément de transmission 61 et d’éviter un risque de surchauffe de l’élément de transmission 61 et du rotor 4.

[0017] L’unité d’entraînement 60 et/ou l’élément de transmission 61 peuvent intégrer un système de refroidissement pour permettre de traiter des matières sensibles thermiquement.

[0018] Le dispositif 1 de broyage peut être adapté pour du broyage cryogénique ou du broyage sous vide. Le dispositif 1 de broyage peut être utilisé sous atmosphère inerte pour permettre de traiter des produits explosifs.

[0019] La fig. 2 montre une vue en perspective du tamis 21, selon un mode de réalisation. Le tamis 21 est cylindrique et peut être monté dans le corps 3 de la chambre de broyage 2 de manière concentrique à l’axe 5 de rotation du rotor 4. Dans l’exemple illustré, le tamis 21 est monté entre deux anneaux de support 22 maintenus solidaires par des vis 23. L’anneaux de support 22 inférieur comprend un palier de tamis 24 pour le montage du tamis 21 sur le palier d’arbre de broyage 64.

[0020] Le tamis 21 peut être constitué d’une partie filtrante 25 et d’une partie support 26. La partie support 26 est pourvue de larges ouvertures 27 par lesquelles la matière broyée passe au travers de la partie filtrante 25 lors de l’opération de broyage. La partie support 26 peut être constituée d’un élément épais et solide, assurant au tamis 21 une certaine rigidité. La partie filtrante 25 peut être composée de fines ouvertures afin de faciliter un débit fluide d’écoulement des matières. Le tamis 21 peut être fabriqué dans un matériau en alliage métallique. De façon préférée, la partie filtrante 25 et la partie support 26 sont formées intégralement de sorte que le tamis 21 est formé d’une seule pièce. Un tel tamis 21 permet, par opposition aux tamis constitués de plusieurs éléments collés ou soudés, d’éviter que les matières poudreuses s’immiscent dans des cavités, entre la partie filtrante 25 et la partie support 26. Le tamis 21 cylindrique permet une plus grande surface de broyage.

[0021] Le tamis 21 peut être couplé à un générateur de vibrations (non représenté) de manière à faciliter l’écoulement de la matière broyée au travers du tamis 21. L’effet de la vibration permet d’éviter que la matière vienne s’agglomérer dans les ouvertures du tamis 21 pendant l’opération de broyage, permettant ainsi un flux continu de la matière broyée, sans intervention humaine. En effet, les vibrations engendrées par le générateur de vibrations sont transmises à la partie filtrante 25 du tamis 21 de manière très efficace. Cela entraîne une accélération de la circulation de la matière broyée, en permettant notamment d’éviter les risques de stagnation des matières poudreuses. Dans ce cas, le tamis 21 formé d’une seule pièce est avantageux puisque ce dernier est dépourvu de zones de collage ou de soudure et ne risque pas d’être fragilisé par les vibrations exercées par le générateur de vibrations.

[0022] Une vue détaillée du rotor 4 est montrée à la fig. 3, selon un mode de réalisation. Le rotor 4 comporte un palier 40 arrangé pour être monté sur un arbre de broyage 6 parallèle à l’axe 5. Une pluralité de lames 41 sont disposées concentriques avec l’axe 5 de rotation du rotor 4 et sensiblement parallèle à cet axe 5. Le rotor 4 comprend un disque 42 s’étendant radialement à partir du palier 40. Les lames sont montées à la périphérie du disque 42. Dans l’exemple illustré, le rotor comporte cinq lames 41 distribuée angulairement équidistantes. Cependant un nombre différent de lames 41 ainsi qu’une disposition différente sont également possibles selon les besoin du procédé de broyage.

[0023] De manière préférée, le disque 42 occupe sensiblement toute la surface sous le tamis 21 de sorte à diriger la matière à broyer sur les côtés, c’est-à-dire en passant au travers du tamis 21.

[0024] Avantageusement, le disque 42 a une forme tronconique de manière à ce que la matière à broyer est guidée vers la zone de broyage, c’est-à-dire vers les lames 41 et le tamis 21. De la sorte, la forme tronconique du disque 42 évite que la matière à broyer réside trop longtemps (autrement dit, évite une zone de rétention de la matière à broyer) dans la région comprise entre le palier de rotor 40 et les lames 41.

[0025] Dans un mode de réalisation, le mouvement du rotor 4 par rapport au tamis 21 comprend un mouvement de rotatif autour de l’axe 5. La vitesse de rotation du rotor 4 peut être variée, par exemple, selon le procédé de broyage, le type de rotor 4 et/ou de tamis 21 et la matière à broyer. La vitesse de rotation du rotor 4 peut également être variée pendant le procédé de broyage.

[0026] Le mouvement du rotor 4 par rapport au tamis 21 comprend également un mouvement d’oscillation avec une fréquence d’oscillation qui peut être variée pendant l’opération de broyage. En particulier, le rotor 4 peut être pivoté dans un sens ou dans l’autre par rapport au tamis 21. Le mouvement d’oscillation peut se faire avec un angle d’oscillation prédéterminé (c’est-à-dire avec une amplitude d’oscillation prédéterminée).

[0027] L’angle d’oscillation prédéterminé peut avoir une valeur comprise entre 0 and 360°. L’angle d’oscillation prédéterminé peut également correspondre à plusieurs tours complets dans un même sens.

[0028] Le rotor peut osciller avec un fréquence d’oscillation entre 0 et 4 Hz. La fréquence d’oscillation peut être variée pendant l’opération de broyage. Dans une variante, un mouvement vibratoire du rotor 4 peut être obtenu lorsque ce dernier est oscillé avec une fréquence d’oscillation inférieure à environ 2°.

[0029] Le mouvement du rotor 4 par rapport au tamis 21 peut également comprendre un décalage de l’angle d’oscillation pendant l’opération de broyage, par exemple à chaque oscillation du mouvement d’oscillation du rotor 4. Un tel décalage de l’angle d’oscillation signifie que la position angulaire du rotor 4 est décalée par la valeur de décalage de l’angle d’oscillation après la complétion d’un cycle d’oscillation (un mouvement d’oscillation). Le décalage de l’angle d’oscillation peut être compris entre 0 et 90°. Le décalage de l’angle d’oscillation peut être varié pendant l’opération de broyage.

[0030] Selon un variante non illustrée, l’unité d’entraînement 60 peut comprendre un contrôleur configuré de manière à déterminer des paramètres de broyage sur la base de signaux fournis par un capteur. Les paramètres déterminés par le contrôleur peuvent être alors utilisés pour contrôler l’unité d’entraînement 60 de sorte à entraîner le rotor 4 en fonction des paramètres déterminés. De la sorte, l’opération de broyage peut être optimisée en fonction de la matière à broyer et des conditions de broyage, qui sont mesurées par le capteur. Les mouvements du rotor 4 peuvent donc être contrôlés en temps réel pendant l’opération de broyage.

[0031] Les mouvements du rotor 4 par rapport au tamis 21 décrit ci-dessus peuvent être ajustés selon les paramètres de broyage déterminés par le contrôleur sur la base des signaux fournis par le capteur.

[0032] Dans l’exemple de la fig. 3, les lames 41 sont illustrées avec une section sensiblement carrée. Cependant, d’autres configurations de lames 41 sont également possibles selon le ou les procédés de broyage que l’on souhaite réaliser.

[0033] Selon un mode de réalisation non illustré, une première face 43 longitudinale de la lame 41 comporte un profil qui diffère d’une seconde face 44 longitudinale opposée à la première face 43. Dans cette configuration, lorsque le rotor 4 tourne dans un sens, l’une de la première ou seconde face 43, 44 correspond au bord d’attaque, c’est-à-dire le côté de la lame 41 qui fait face à la matière lors de la rotation de rotor 4. Lorsque le rotor 4 tourne dans le sens opposé, l’autre face 44, 43 correspond au bord d’attaque. De la sorte, il est possible de réaliser deux procédés de broyage différents selon le sens de rotation du rotor 4.

[0034] Selon un autre mode de réalisation, les lames 41 sont configurées de manière à exercer une poussée vers le tamis 21 de la matière. Ce type de configuration des lames 41 est particulièrement approprié lorsque le rotor tourne à basse vitesse, par exemple, lorsque la vitesse du rotor 4 est entre 0 et 200 rpm. Un exemple d’une telle configuration est montré à la fig. 3, dans lequel les lames 41 de section sensiblement carrée sont disposées avec les faces 43,44 faisant un angle Θ par rapport un rayon 45 du rotor 4. Une telle configuration des lames 41 a pour effet que la matière broyée est poussée vers le tamis 21 de par l'inclinaison des faces 43, 44 par rapport au tamis 21. L’angle Θ peut varier entre 10° et 80°, mais est préférablement compris entre 40° et 60°. On comprendra cependant que les lames peuvent être disposées avec l’une des faces sensiblement parallèle au tamis 21, c’est-à-dire, avec un angle Θ sensiblement nul ou tout autre angle Θ entre 0° et 10° et entre 80° et 90°. La vitesse du rotor 4 peut également être supérieure à 200 rpm.

Claims

Numéros de référence employés sur les figures [0035] 1 dispositif de broyage 2 unité de broyage 20 chambre de broyage 21 tamis 22 anneau de support 23 vis 25 partie filtrante 26 partie support 27 ouverture 3 corps 30 unité de connexion 31 module adaptateur 32 entrée 33 sortie 4 rotor 40 palier de rotor 41 lame 42 disque 43 première face 44 seconde face 45 rayon 5 axe 50 flux d’air de protection 6 arbre de broyage 60 unité d’entraînement 61 élément de transmission 62 joint de transmission 63 arbre de transmission 64 palier d’arbre de broyage 65 palier de transmission 7 axe d’entraînement Revendications

1. Dispositif (1) de broyage pour mettre en œuvre une opération de broyage, comprenant: une unité de broyage (2) incluant un corps (3) qui comporte une chambre (20) de broyage, laquelle peut être remplie d’une matière à broyer, un rotor (4) monté rotatif autour d’un axe (5) dans le corps (3), un tamis (21), et une unité d’entraînement (60) commandant les mouvements du rotor (4) par rapport au tamis (21) pendant l’opération de broyage; dans lequel l’unité d’entraînement (60) est conçue pour fournir un mouvement d’oscillation au rotor (4) autour de l’axe (5), l’angle d’oscillation pouvant être varié pendant l’opération de broyage; et dans lequel la chambre de broyage (2) est configurée de manière à diriger le produit à broyer selon une direction sensiblement parallèle à l’axe (5) de rotation du rotor (4).
2. Le dispositif selon la revendication 1, dans lequel le tamis (21) est cylindrique et concentrique à l’axe (5) de rotation du rotor (4).
3. Le dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le rotor (4) comprend une pluralité de lames (41) concentriques avec l’axe (5) et sensiblement parallèle à cet axe (5).
4. Le dispositif selon la revendication 3, dans lequel le rotor (4) comprend un disque (42) s’étendant radialement à partir du palier (40).
5. Le dispositif selon la revendication 4, dans lequel le disque (42) est de forme tronconique, de sorte à guider la matière à broyer vers les lames (41) et le tamis (21).
6. Le dispositif selon l’une des revendications de 1 à 5, comportant un élément de transmission (61) comprenant un arbre de broyage (6) sur lequel est monté le rotor (4), l’élément de transmission (61) étant arrangé pour transmettre l’entraînement de l’unité d’entraînement (60) à l’arbre de broyage (6).
7. Le dispositif selon la revendication 6, dans lequel l’élément de transmission (61) comprend un joint de transmission (62) permettant l’entraînement de l’arbre de broyage (6) par l’intermédiaire d’un arbre de transmission (63), sensiblement orthogonal à l’arbre de broyage (6).
8. Le dispositif selon la revendication 6 ou 7, comportant en outre une unité de connexion (30) configurée pour connecter l’élément de transmission (61) à l’unité d’entraînement (60) de manière fonctionnelle et amovible.
9. Le dispositif selon la revendication 8, dans lequel l’unité de connexion (30) comprend un module adaptateur (31) configuré pour adapter les caractéristiques de l’unité d’entraînement (60) aux besoins de l’unité de broyage (2) fonctionnellement connectée à l’unité d’entraînement (60).
10. Le dispositif selon l’une des revendications de 1 à 9, dans lequel le mouvement d’oscillation comprend une fréquence d’oscillation qui peut être variée pendant l’opération de broyage.
11. Le dispositif selon l’une des revendications de 1 à 10, dans lequel l’angle d’oscillation peut être décalé pendant l’opération de broyage.
12. Le dispositif selon l’une des revendications de 1 à 11, dans lequel la vitesse de rotation du rotor (4) peut être variée pendant l’opération de broyage.
13. Le dispositif selon l’une des revendications de 3 à 12, dans lequel une première face (43) longitudinale de la lame (41) comporte un profil qui diffère d’une seconde face (44) longitudinale opposée à la première face (43) de sorte que deux procédés de broyage peuvent être réalisés selon le sens de rotation du rotor (4).
14. Le dispositif selon l’une des revendications de 3 à 13, dans lequel les lames (41) sont configurées de manière à exercer une poussée vers le tamis (21) de la matière à broyer.