EP1335796A1 - Corps broyant presentant des portions concaves - Google Patents

Corps broyant presentant des portions concaves

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Publication number
EP1335796A1
EP1335796A1 EP01997357A EP01997357A EP1335796A1 EP 1335796 A1 EP1335796 A1 EP 1335796A1 EP 01997357 A EP01997357 A EP 01997357A EP 01997357 A EP01997357 A EP 01997357A EP 1335796 A1 EP1335796 A1 EP 1335796A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
concave portions
grinding
radius
sphere
grinding body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01997357A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Benjamin Cambier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CTIBM (SARL)
Original Assignee
CTIBM (SARL)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CTIBM (SARL) filed Critical CTIBM (SARL)
Publication of EP1335796A1 publication Critical patent/EP1335796A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/18—Details
    • B02C17/20—Disintegrating members

Definitions

  • the present invention relates to a grinding body of the spherical type intended for use in a mill known as a ball mill.
  • the present invention relates more particularly to a grinding body of the spherical type which can advantageously be used in a grinder, the internal surface of which is formed by a shield known as a grinding charge distribution.
  • the present invention also relates to a grinding process using the above-mentioned grinding body.
  • the grinding is carried out by two actions.
  • the first action is comminution. It corresponds to the rough reduction of the raw material to be ground; it absorbs from 35% to 40% of the energy of the grinder and is carried out mainly by dropping the balls on the raw material to be ground and on the mixture of raw material to be ground and balls remaining in the bottom of the shell of the crusher . About 1/3 of the balls contained in the mill are lifted and fall under the effect of their own weight on the raw material to be ground and / or on the balls remaining in the lower sector of the mill. The energy released by their fall makes it possible to roughly crush the raw material to be ground.
  • balls of larger diameters for example 90 to 60, are used in a first compartment of the mill or at the head of the single compartment mill.
  • the second action is attrition. It corresponds to a fine reduction of the raw material to be ground. Attrition is achieved mainly by friction between the balls remaining at the bottom of the mill and which are covered with particles of raw material to be ground and by the friction of these same balls on the internal shielding of the mill. Attrition absorbs 60% to 65% of the energy required to grind the raw material. In order to increase the efficiency of the mill, it has already been recommended to increase the contact surface of the grinding bodies with the raw material to be ground. Thus, document FR 2 062 716 describes a grinding body which has concave and convex portions.
  • the convex portions of this grinding body will cooperate with the concave portions of another grinding body of the same type so as to reduce the raw material to be ground in the manner of a pestle and a mortar .
  • the wear of the convex parts of this grinding body being greater than that of the concave parts, it is necessary according to the aforementioned document to use for the formation of the convex parts a material having a higher hardness than that of the material used for the formation of the concave parts.
  • the use of two different materials or the treatment necessary to obtain a different hardness depending on the parts of the grinding body necessarily makes it difficult and expensive to manufacture such a grinding body.
  • the grinding body has concave parts whose depth is of the order of 20% of the radius of the sphere in which the grinding body can be inscribed.
  • these concave parts represent around 50% of the total surface of said sphere.
  • the Applicant has demonstrated that the presence of such concave parts, although in theory increasing the contact surface or active surface between the grinding bodies and the raw material to be ground, causes the formation of a thick layer of raw material to grind, coming to lodge in the concave parts of the grinding bodies. This thick layer has a shock absorbing and therefore energy dissipating effect, which greatly affects the effectiveness of the comminution action.
  • document SU 1,731,276 reports a grinding body which has cavities the height of which is defined as a function of the number of cavities and their width.
  • the aim set by the Applicant is to propose a grinding body of the spherical type comprising concave portions, a crusher equipped with such grinding bodies and a grinding process using such grinding bodies which remedy the aforementioned drawbacks.
  • This object is firstly obtained by means of a grinding body which, in known manner is part of a sphere of radius R and has concave portions at the periphery; typically according to the invention, the maximum depth of the concave portions is substantially between 1/12 and 1/18 of the radius R of the sphere.
  • the formulas cited in the aforementioned document SU 1,731,276 do not define a maximum height included in this range.
  • the concave portions are of course arranged on the periphery of the grinding body so as not to modify its center of gravity.
  • the Applicant has found that a shallow depth of the concave portions makes it possible on the one hand to obtain uniform wear of the grinding body of the invention without requiring differentiated hardness between the convex and concave parts and on the other hand to obtain a thin layer of raw material to be ground at the concave portions making it possible to improve the performance of the mill in the attrition action without generating any inconvenience in the comminution action.
  • These concave portions being of shallow depth, they are not likely to be filled with compacted fine material and thus allow in all cases the lifting of part of the raw material. Indeed, the concave portions are filled with fine raw material which during lifting of the grinding bodies is entrained and falls with them, thus leading to better homogenization of the raw material to be ground.
  • the fines thus collected are discharged, which makes it possible to maintain, in the mill, an optimal quantity and particle size of the raw material to be ground.
  • the total surface of said concave portions is between 5 and 25% of the total surface of the sphere.
  • the total active surface that is to say of all the grinding bodies used in the grinder, is increased but without causing the drawbacks associated with the use of the grinding bodies of the prior art .
  • conventionally batches of grinding bodies of different diameters are used, for example from 90 to 60 mm for the first compartment or the first sector which favors the comminution action and from 50 to 17 mm for the second compartment or the second sector of the shredder which favors the action of attrition, i.e. overall swelling of 90 to 17 mm. It can be seen that with the use of grinding bodies according to the invention, there is an excellent yield from the grinder with a much smaller swelling, preferably from 90 mm to 60 mm or even from 70 mm to 60 mm.
  • the grinding body of the invention comprises an odd number of concave portions greater than or equal to three and less than or equal to seven. This small number of concave portions of shallow depth does not prevent the rolling capacity of the grinding body.
  • the shape of the concave portions is not necessarily spherical.
  • the concave portions can form raceways.
  • the concave portions being spherical in shape, they are defined by the intersection of the sphere of radius R in which the grinding body is inscribed with a sphere having a radius R 'slightly greater than R.
  • a difficulty noted in the grinding bodies of document FR 2 062 716 may lie in the significant risks of splinters caused at the edges bordering the concave portions.
  • the edges of the concave portions are curved and the area of junction of the surface of the concave portions with the sphere has a connection radius r_ of approximately 5mm.
  • the grinding body with a diameter substantially equal to 90 mm comprises three concave portions of maximum depth between 2.5 and 3.5 mm.
  • the grinding body has a diameter between 50mm and 60mm, preferably equal to 50mm or 60mm, and comprises three concave portions of maximum depth between 2mm and 3mm.
  • the present invention also provides a grinding process according to which, in a characteristic manner, the raw material is introduced into a grinder in which is contained a multiplicity of grinding bodies as defined above and according to which a flow of fluid is passed through the grinder. ventilation with a speed between 2.5 m / s and 5 m / s.
  • the Applicant has also highlighted that the use of the grinding bodies of the invention requires greater ventilation in order to avoid any blockage of the grinder and / or any reduction in flow rate.
  • the implementation of a ventilation as mentioned above makes it possible to extract the finest particles from the crusher as soon as they are formed and / or when they are lifted and therefore to maintain an optimal quantity and particle size of the raw material to be ground. inside the grinder.
  • the crusher used in the method of the invention has a charge distribution shield making it possible to take advantage of the property of the grinding bodies of the invention to be able to be partially classified according to their size.
  • This makes it possible to adapt the active surface of the multiplicity of grinding bodies (also called grinding mass) to the particle size of the raw material to be ground.
  • the raw material to be ground contains from 0 to 6% by mass of water.
  • the raw material to be ground contains 25% or more by mass of water.
  • the present invention also relates to a grinder equipped with a grinding load which comprises a mixture of known spherical grinding bodies and grinding bodies with concave portions according to the invention. Preferably the mixture comprises from 25 to 50% of grinding substances of the invention.
  • FIG. 7 shows a partial view of a second alternative embodiment of the grinding body of the invention
  • the grinding body 1 of the invention is part of a sphere S of radius R.
  • Concave portions 2 are formed at the periphery of the grinding body in an arrangement which does not modify the center of gravity of the sphere S.
  • the concave portions 2 can be defined as the intersection of the sphere S with a sphere S 'having a radius R' which can in theory be equal to R (visible in FIG. 3), but which in practice is provided, during manufacture to be slightly greater than the radius R so as to allow, during the operation of the mill, to obtain with certainty the embedding of a convex curved portion of a first grinding body in the concave portion 2 of a second grinding body.
  • the radius R 'of the sphere S' is expected to be equal to R plus 1 mm.
  • the concave portions 2 therefore have a circular edge 2a.
  • the grinding body 1 has three concave portions 2 whose position can be defined according to the three meridians Ml, M2 and M3, offset from each other with an angle a of 120 ° and visible in Figure 2.
  • the bottom 2b of the first concave portion 2 is located on a radius of the sphere S located in the plane of the first meridian Ml and forming an angle p of 45 ° with the central axis common BB to the three meridians.
  • the bottoms 2b of the second and third concave portions 2, respectively, are located on spokes located in the planes of the second and third meridians M2 and M3 and form an angle ⁇ and y respectively 90 ° and 135 ° with the central axis BB.
  • the bottom 2b of each of the concave portions 2 is defined as the point of minimum radius with respect to the center of the sphere S.
  • the maximum depth h of the concave portions 2 is measured as the distance separating the bottom 2b of the concave portion 2 with a straight line D connecting two points 3 and 4 diametrically opposite from the edge 2a of the concave portion 2
  • the junction area 5 of the surface defining the concave portion 2 with the surface of the sphere S is rounded and has a radius of curvature r of the order of 5mm.
  • a grinder is equipped with a grinding mass comprising a multiplicity of grinding bodies according to the invention having a maximum radius RM of 45mm and a minimum radius Rm of 30mm.
  • the concave portions of each grinding body are defined by the intersection of the sphere in which said grinding body is inscribed with a sphere S 'of radius equal to 46mm.
  • the sphere S ′ has a radius of 46mm, that is to say substantially greater than the maximum radius RM.
  • the maximum depth of the concave portions is 3.5mm for a grinding body with a radius of 45mm, 3mm for a grinding body having a radius of 40mm, 2.5mm for a grinding body having a radius of 35mm and 2mm for a grinding body having a radius of 30mm; the tolerance for all these dimensions being 0.5mm.
  • the grinding bodies have either a radius of 30mm or a radius of 35mm.
  • the concave portions are defined whatever the radius of the grinding body as the intersection of the sphere S delimiting the grinding body with a sphere S 'of radius equal to 36mm.
  • the maximum depth of the concave portions is in this case 3.5 mm for a grinding body having a radius of 35 mm and 3 mm for a grinding body having a radius of 30 mm; the tolerance for all these dimensions being 0.5mm.
  • the other characteristics of the grinding bodies namely the radius of curvature of the edges 2a of the concave portions and the arrangement of the latter are as defined with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the choice of such proportions for the concave portions 2 makes it possible to obtain a rolling of standard spherical grinding bodies inside the concave portions of the grinding bodies of the invention and a rolling of the grinding bodies of the invention inside the concave portions of other grinding bodies of the invention this regardless of their respective radius.
  • the concave portions form elongated raceways 2 which each substantially cover a hemisphere. The cross section of these raceways is defined as a spherical cap.
  • the maximum depth of these raceways 2 is of the order of 1/15 of the radius R. For example, this depth is of the order of 2mm for a grinding body inscribed in a sphere S of radius 30mm.
  • the edge 2a delimiting these raceways is rounded as previously described.
  • the shape and in particular the width of the curvature paths is chosen so as to obtain the thin layer effect between two balls, that is to say that an adjacent ball can cooperate with the raceways 2 so as to contribute to the attrition of the raw material to be ground.
  • the width of the path bearing (rope) is a function of the latter's deflection. For example, for a 3mm arrow, the rope is equal to 32.25mm.
  • raceways 2 will be such as not to modify the center of gravity of the sphere S.
  • raceways can for example be arranged as previously described with reference to FIG. 2, with respect to the meridians Ml, M2 and M3 of the sphere S.
  • the bottom of the concave portions in the case of the raceways 2 is no longer limited to a point but to a curved line 2c which allows during cooperation with another adjacent grinding body to grind finely the raw material over a larger area than in the case of circular concave portions.
  • the grinding body of the invention can also include the two aforementioned types of concave portions.
  • the grinding body of the invention must be manufactured so as not to modify the center of gravity of the sphere in which it is inscribed. It is therefore poured to avoid any avoidance of any shrinkage, for example by the shell or vibratory casting method.
  • the steel To maintain the characteristics of the grinding body over time, the steel must be treated (highly alloyed).

Landscapes

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Abstract

La présente invention concerne un corps broyant du type sphérique s'inscrivant dans une sphère (S) de rayon R et comptant des portions concaves, disposées en sorte de ne pas modifier le centre de gravité de la sphère. De manière caractéristique selon l'invention, la profondeur maximale (h) des portions concaves est sensiblement comprise entre 1/12 et 1/18 du rayon R de ladite sphère (S). La présente invention concerne également un procédé de broyage mettant en oeuvre le corps broyant de l'invention et un broyeur à volet garni d'une masse broyant qui comporte les corps broyant de l'invention.

Description

CORPS BROYANT PRESENTANT DES PORTIONS CONCAVES
La présente invention concerne un corps broyant du type sphérique destiné à être utilisé dans un broyeur dit broyeur à boulets. La présente invention concerne plus particulièrement un corps broyant du type sphérique qui peut avantageusement être utilisé dans un broyeur dont la surface interne est formée d'un blindage dit à distribution de charge broyante.
La présente invention concerne également un procédé broyant mettant en oeuvre le corps broyant précité. De manière générale, dans un broyeur dit à boulets, le broyage est réalisé par deux actions.
La première action est la comminution. Elle correspond à la réduction grossière de la matière première à broyer ; elle absorbe de 35% à 40% de l'énergie du broyeur et est réalisée principalement par la chute des boulets sur la matière première à broyer et sur le mélange de matière première à broyer et de boulets restant dans le bas de la virole du broyeur. Environ 1/3 des boulets contenus dans le broyeur sont soulevés et retombent sous l'effet de leur propre poids sur la matière première à broyer et/ou sur les boulets restant dans le secteur inférieur du broyeur. L'énergie dégagée par leur chute permet d'écraser grossièrement la matière première à broyer. Pour une comminution efficace, on met en œuvre dans un premier compartiment du broyeur ou en tête du broyeur monocompartiment des boulets de plus grands diamètres, par exemple 90 à 60.
La seconde action est l'attrition. Elle correspond à une réduction fine de la matière première à broyer. L'attrition est réalisée principalement par les frictions entre les boulets restant au fond du broyeur et qui sont recouverts de particules de matière première à broyer et par les frottements de ces mêmes boulets sur le blindage interne du broyeur. L'attrition absorbe de 60% à 65% de l'énergie nécessaire au broyage de la matière première. Afin d'augmenter l'efficacité du broyeur, il a déjà été préconisé d'augmenter la surface de contact des corps broyants avec la matière première à broyer. Ainsi, le document FR 2 062 716 décrit un corps broyant qui comporte des portions concaves et convexes. Il est décrit dans ce document que les portions convexes de ce corps broyant vont coopérer avec les portions concaves d'un autre corps broyant du même type en sorte de réduire la matière première à broyer à la manière d'un pilon et d'un mortier. L'usure des parties convexes de ce corps broyant étant supérieure à celle des parties concaves, il est nécessaire selon le document précité d'utiliser pour la formation des parties convexes un matériau présentant une dureté plus importante que celle du matériau utilisé pour la formation des parties concaves. L'utilisation de deux matériaux différents ou le traitement nécessaire pour l'obtention d'une dureté différenciée selon les parties du corps broyant rend nécessairement difficile et coûteuse la fabrication d'un tel corps broyant. Par ailleurs, les risques de coincement du corps broyant précité, soit par des corps broyants cassés ou déformés, soit par des corps étrangers ne sont pas négligeables du fait de la présence des parties concaves et convexes précédemment décrites ce qui peut conduire à une impossibilité de fonctionnement du broyeur.
Dans l'exemple préféré décrit et illustré dans le document précité, le corps broyant présente des parties concaves dont la profondeur est de l'ordre de 20 % du rayon de la sphère dans laquelle peut être inscrit le corps broyant. De plus ces parties concaves représentent de l'ordre de 50 % de la surface totale de ladite sphère. Or, le Demandeur a mis en évidence que la présence de telles parties concaves bien qu'augmentant en théorie la surface de contact ou surface active entre les corps broyants et la matière première à broyer provoque la formation d'une couche épaisse de matière première à broyer, venant se loger dans les parties concaves des corps broyants. Cette couche épaisse a un effet amortisseur et donc dissipateur d'énergie, ce qui nuit grandement à l'efficacité de l'action de comminution. De plus, il se produit un tassement, un compactage de cette couche épaisse de matière première à broyer logée dans les portions concaves des corps broyants, formant ainsi des bouchons de matière compactée, qui restent bloqués dans les portions concaves, ce qui nuit au rendement et aux performances du broyeur.
Par ailleurs, le document SU 1.731.276 fait état d'un corps broyant qui comporte des cavités dont la hauteur est définie en fonction du nombre de cavités et de leur largeur.
Le but que s'est fixé le Demandeur est de proposer un corps broyant du type sphérique comportant des portions concaves, un broyeur équipé de tels corps broyants et un procédé de broyage mettant en oeuvre de tels corps broyants qui remédient aux inconvénients précités. Ce but est tout d'abord obtenu grâce à un corps broyant qui, de manière connue s'inscrit dans une sphère de rayon R et comporte en périphérie des portions concaves ; de manière caractéristique selon l'invention, la profondeur maximale des portions concaves est sensiblement comprise entre 1/12 et 1/18 du rayon R de la sphère. Les formules citées dans le document SU 1.731.276 précité ne définissent pas une hauteur maximale comprise dans cette fourchette.
Les portions concaves sont bien sûr disposées sur la périphérie du corps broyant en sorte de ne pas modifier son centre de gravité.
Le Demandeur a constaté qu'une faible profondeur des portions concaves permet d'une part d'obtenir une usure uniforme du corps broyant de l'invention sans nécessiter une dureté différenciée entre les parties convexes et concaves et d'autre part d'obtenir une couche mince de matière première à broyer au niveau des portions concaves permettant d'améliorer les performances du broyeur dans l'action d'attrition sans générer d'inconvénient dans l'action de comminution. Ces portions concaves étant de faible profondeur, elles ne risquent pas d'être comblées par de la matière fine compactée et permettent ainsi dans tous les cas le relevage d'une partie de la matière première. En effet, les portions concaves se remplissent de matière première fine qui lors du relevage des corps broyants est entraînée et retombe avec eux, conduisant ainsi à une meilleure homogénéisation de la matière première à broyer. De plus grâce au système de ventilation interne du broyeur, les fines ainsi relevées sont évacuées, ce qui permet de maintenir, dans le broyeur, une quantité et une granulométrie de la matière première à broyer optimales.
Avantageusement, selon l'invention, s'agissant de portions concaves en calottes sphériques la surface totale desdites portions concaves est comprise entre 5 et 25 % de la surface totale de la sphère. Ainsi, selon l'invention la surface active totale, c'est-à-dire de l'ensemble des corps broyants utilisés dans le broyeur , est augmentée mais sans engendrer les inconvénients liés à l'utilisation des corps broyants de l'art antérieur. Dans un broyeur à corps broyants sphériques, classiquement on utilise des lots de corps broyants de diamètres différents, par exemple de 90 à 60 mm pour le premier compartiment ou le premier secteur qui privilégie l'action de comminution et de 50 à 17mm pour le second compartiment ou le second secteur du broyeur qui privilégie l'action d'attrition, soit globalement un gammage de 90 à 17 mm. On constate qu'avec la mise en œuvre de corps broyants selon l'invention, on a un excellent rendement du broyeur avec un gammage beaucoup plus réduit, de préférence de 90mm à 60 mm voire même de 70 mm à 60 mm.
De préférence, le corps broyant de l'invention comporte un nombre impair de portions concaves supérieur ou égal à trois et inférieur ou égal à sept. Ce petit nombre de portions concaves de faible profondeur n'empêche pas la capacité de roulement du corps broyant.
La forme des portions concaves n'est pas obligatoirement sphérique. Ainsi, les portions concaves peuvent former des chemins de roulement. Selon un mode préféré de réalisation, les portions concaves étant de forme sphérique, elles sont définies par l'intersection de la sphère de rayon R dans laquelle s'inscrit le corps broyant avec une sphère ayant un rayon R' légèrement supérieur à R. Cette disposition particulière permet d'obtenir avec certitude l'encastrement de portions sphériques (de rayon R) d'un corps broyant dans les portions concaves (de rayon R') d'un corps broyant de l'invention notamment dans l'action d'attrition, quelles que soient les variations de diamètre dues aux problèmes de tolérance lors de la fabrication des corps broyants.
Une difficulté relevée dans les corps broyants du document FR 2 062 716 peut résider dans les risques importants d'éclats provoqués au niveau des arêtes bordant les portions concaves. Selon l'invention, les bords des portions concaves sont courbes et la zone de jonction de la surface des portions concaves avec la sphère présente un rayon de raccordement r_ d'environ 5mm. Dans une première variante de réalisation, le corps broyant d'un diamètre sensiblement égal à 90 mm, comporte trois portions concaves de profondeur maximale comprise entre 2,5 et 3,5 mm.
Selon une seconde variante, le corps broyant a un diamètre compris entre 50mm et 60 mm, de préférence égal à 50mm ou à 60mm, et comporte trois portions concaves de profondeur maximale comprise entre 2mm et 3mm. La présente invention propose également un procédé de broyage selon lequel, de manière caractéristique la matière première est introduite dans un broyeur dans lequel est contenue une multiplicité de corps broyants tels que précédemment définis et selon lequel on fait passer dans le broyeur un flux de fluide de ventilation ayant une vitesse comprise entre 2,5 m/s et 5 m/s. En effet, le Demandeur a également mis en évidence que l'utilisation des corps broyants de l'invention nécessite une ventilation plus forte afin d'éviter tout engorgement du broyeur et/ou toute diminution de débit. La mise en oeuvre d'une ventilation telle que précitée permet d'extraire du broyeur les particules les plus fines dès leur formation et/ou lors de leur relevage et de ce fait de maintenir une quantité et une granulométrie de la matière première à broyer optimales à l'intérieur du broyeur.
De préférence, le broyeur mis en oeuvre dans le procédé de l'invention présente un blindage à distribution de charge permettant de mettre à profit la propriété des corps broyants de l'invention de pouvoir être partiellement classés selon leur taille. Ceci permet d'adapter la surface active de la multiplicité de corps broyants (encore appelée masse broyante) à la granulométrie de la matière première à broyer. Selon une première variante de mise en oeuvre du procédé de l'invention, la matière première à broyer contient de 0 à 6% en masse d'eau.
Selon une seconde variante de mise en oeuvre, la matière première à broyer contient 25% ou plus en masse d'eau. La présente invention concerne également un broyeur équipé d'une charge broyante qui comprend un mélange de corps broyants sphériques connus et de corps broyants à portions concaves selon l'invention. De préférence le mélange comprend de 25 à 50 % de corps broyants de l'invention. La présente invention sera mieux comprise et ses caractéristiques et avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit et fait référence aux dessins annexés représentant un mode de réalisation préféré d'un corps broyant de la présente invention présenté à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels : - la figure 1 représente une vue générale d'un mode de réalisation préféré d'un corps broyant de la présente invention ;
- les figures 2 à 5 représentent un exemple de disposition des cavités du mode de réalisation représenté sur la figure 1 ;
- la figure 6 représente plus en détails une portion concave du corps broyant de la figure 1 ; et
- la figure 7 représente une vue partielle d'une seconde variante de réalisation du corps broyant de l'invention
En référence à la figure 1, le corps broyant 1 de l'invention s'inscrit dans une sphère S de rayon R. Des portions concaves 2 sont formées à la périphérie du corps broyant selon une disposition qui ne modifie pas le centre de gravité de la sphère S. Les portions concaves 2 peuvent être définies comme l'intersection de la sphère S avec une sphère S' présentant un rayon R' qui peut en théorie être égal à R (visible sur la figure 3), mais qui en pratique est prévu, lors de la fabrication pour être légèrement supérieur au rayon R en sorte de permettre, lors du fonctionnement du broyeur, d'obtenir avec certitude l'encastrement d'une portion courbe convexe d'un premier corps broyant dans la portion concave 2 d'un second corps broyant. Par exemple, le rayon R' de la sphère S' est prévu d'être égal à R plus 1 mm. Dans le premier exemple de la figure 1, les portions concaves 2 présentent donc un bord 2a circulaire.
Dans l'exemple représenté et en référence aux figures 2 à 5, le corps broyant 1 présente trois portions concaves 2 dont la position peut être définie en fonction des trois méridiens Ml, M2 et M3, décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle a de 120° et visibles sur la figure 2. En référence à la figure 3, le fond 2b de la première portion concave 2 est situé sur un rayon de la sphère S situé dans le plan du premier méridien Ml et formant un angle p de 45° avec l'axe central commun B-B aux trois méridiens. De la même manière, en référence aux figures 4 et 5, les fonds 2b respectivement de la seconde et de la troisième portion concave 2 sont situés respectivement sur des rayons situés dans les plans du second et du troisième méridien M2 et M3 et forment un angle respectivement δ et y de respectivement 90° et de 135° avec l'axe central B-B. Le fond 2b de chacune des portions concaves 2 est défini comme le point de rayon minimum par rapport au centre de la sphère S.
En référence à la figure 6, la profondeur maximale h des portions concaves 2 est mesurée comme étant la distance séparant le fond 2b de la portion concave 2 avec une droite D reliant deux points 3 et 4 diamétralement opposés du bord 2a de la portion concave 2. Au niveau du bord 2a, la zone de jonction 5 de la surface définissant la portion concave 2 avec la surface de la sphère S est arrondie et présente un rayon de courbure r de l'ordre de 5mm.
Dans un premier exemple, un broyeur est équipé d'une masse broyante comportant une multiplicité de corps broyants selon l'invention ayant un rayon maximum RM de 45mm et un rayon minimum Rm de 30mm. Les portions concaves de chaque corps broyant sont définies par l'intersection de la sphère dans laquelle est inscrite ledit corps broyant avec une sphère S' de rayon égal à 46mm. Ainsi, quel que soit le rayon du corps broyant la sphère S' présente un rayon de 46mm c'est-à-dire sensiblement supérieur au rayon maximum RM. La profondeur maximale des portions concaves est de 3,5mm pour un corps broyant présentant un rayon de 45mm, de 3mm pour un corps broyant présentant un rayon de 40mm, de 2,5 mm pour un corps broyant présentant un rayon de 35mm et de 2mm pour un corps broyant présentant un rayon de 30mm ; la tolérance pour toutes ces dimensions étant de 0,5mm.
Dans un deuxième exemple, les corps broyants présentent soit un rayon de 30mm soit un rayon de 35mm. Dans ce cas, les portions concaves sont définies quel que soit le rayon du corps broyant comme l'intersection de la sphère S délimitant le corps broyant avec une sphère S' de rayon égal à 36mm. La profondeur maximale des portions concaves est dans ce cas de 3,5 mm pour un corps broyant présentant un rayon de 35mm_et de 3mm pour un corps broyant présentant un rayon de 30mm ; la tolérance pour toutes ces dimensions étant de 0,5mm.
Pour les deux exemples d'ensembles précités, les autres caractéristiques des corps broyants à savoir le rayon de courbure des bords 2a des portions concaves et la disposition de ces dernières sont telles que définies en référence aux figures 1 et 2. Le choix de telles proportions pour les portions concaves 2 permet d'obtenir un roulement de corps broyants sphériques standards à l'intérieur des portions concaves des corps broyants de l'invention et un roulement des corps broyants de l'invention à l'intérieur des portions concaves d'autres corps broyants de l'invention ceci quel que soit leur rayon respectif. En référence à la figure 7, selon une seconde variante de réalisation, les portions concaves forment des chemins de roulement allongés 2 qui recouvrent chacun sensiblement une demi-sphère. La section transversale de ces chemins de roulement est définie comme une calotte sphérique. La profondeur maximale de ces chemins de roulement 2 est de l'ordre de 1/15 du rayon R. Par exemple cette profondeur est de l'ordre de 2mm pour un corps broyant s'inscrivant dans une sphère S de rayon 30mm. De même, le bord 2a délimitant ces chemins de roulement est arrondi comme précédemment décrit. La forme et notamment la largeur des chemins de courbure est choisie en sorte d'obtenir l'effet de couche mince entre deux boulets, c'est-à-dire qu'un boulet adjacent peut coopérer avec les chemins de roulements 2 en sorte de contribuer à l'attrition de la matière première à broyer. La largeur du chemin de roulement (corde) est fonction de la flèche de ce dernier. Par exemple, pour une flèche de 3mm, la corde est égale à 32,25mm. La disposition des chemins de roulement 2 sera en sorte de ne pas modifier le centre de gravité de la sphère S. Ces chemins de roulement peuvent par exemple être disposés comme précédemment décrit en référence à la figure 2, par rapport aux méridiens Ml, M2 et M3 de la sphère S. Le fond des portions concaves dans le cas des chemins de roulement 2 n'est plus limité à un point mais à une ligne courbe 2c ce qui permet lors d'une coopération avec un autre corps broyant adjacent de broyer finement la matière première sur une plus grande surface que dans le cas de portions concaves circulaires.
Le corps broyant de l'invention peut également comporter les deux types précités de portions concaves.
Le corps broyant de l'invention doit être fabriqué en sorte de ne pas modifier le centre de gravité de la sphère dans laquelle il est inscrit. Il est donc coulé pour éviter toute éviter toute retassure, par exemple par la méthode de coulée avec coquille ou vibratoire.
Pour maintenir dans le temps les caractéristiques du corps broyant, l'acier doit être traité (hautement allié).

Claims

REVENDICATIONS
1. Corps broyant du type sphérique s'inscrivant dans une sphère (S) de rayon R et comportant des portions concaves (2), disposées en sorte de ne pas modifier le centre de gravité de ladite sphère, caractérisé en ce que la profondeur maximale (h) desdites portions concaves (2) est sensiblement comprise entre 1/12 et 1/18 dudit rayon R de ladite sphère (S).
2. Corps broyant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface totale desdites portions concaves (2) est comprise entre 5% et 25 % de la surface totale de ladite sphère.
3. Corps broyant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un nombre impair de portions concaves (2) supérieur ou égal à trois et de préférence inférieur ou égal à sept.
4. Corps broyant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. caractérisé en ce que lesdites portions concaves (2) forment des chemins de roulement
5. Corps broyant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. caractérisé en ce que lesdites portions concaves (2) sont définies par l'intersection de ladite sphère (S) avec une sphère (S1) ayant un rayon (R') sensiblement supérieur au rayon (R) de ladite sphère (S).
6. Corps broyant selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les bords (2a) desdites portions concaves sont courbes, la zone de jonction de la surface desdites portions concaves (2) avec la sphère S présentant un rayon de courbure (r) d'environ 5mm.
7. Corps broyant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite sphère (S) présente un diamètre sensiblement égal à 90 mm, la profondeur maximale desdites portions concaves étant supérieure ou égale à 2,5 mm et inférieure ou égale à 3,5 mm.
8. Corps broyant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite sphère (S) présente un diamètre sensiblement égal à 60 mm, la profondeur maximale desdites cavités étant supérieure ou égale à 2mm et inférieure ou égale à 3 mm.
9. Corps broyant selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte trois portions concaves (2) dont les fonds (2b) sont disposés sur un rayon de la sphère (S) situé respectivement dans le plan d'un premier, d'un second et d'un troisième méridien (Ml, M2, M3) définis par rapport à l'axe central (B-B), ledit premier méridien (Ml) formant un angle (β) de 45° avec ledit axe central (B-B), lesdits second et troisième méridiens (M2 ; M3) formant un angle de respectivement (δ; y) de 90° et de 135° avec ledit axe central (B-B).
10. Procédé de broyage d'une matière première, caractérisé en ce que ladite matière première est introduite dans un broyeur contenant une multiplicité de corps broyants tels que définis dans l'une quelconque des revendications 1 à 9, et en ce que l'on fait passer dans ledit broyeur un flux de fluide de ventilation ayant une vitesse comprise entre 2,5 m/s et 5m/s.
11. Broyeur à boulets garni d'une masse broyante comportant des corps broyants sphériques et des corps broyants sphériques à portions concaves selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
12. Broyeur selon la revendication 11 garni de corps broyants de diamètres différents, caractérisé en ce que les portions concaves (2) des corps broyants à portions concaves sont définies par l'intersection de la sphère (S) de rayon R de chacun de ces dits corps broyants avec une sphère (S') ayant un rayon (R' ) sensiblement supérieur au rayon (RM) des corps broyants de plus grand diamètre.
13. Broyeur selon la revendications 12, caractérisé en ce que le rayon des corps broyants de plus grand diamètre (RM) est de 45mm, le rayon des corps broyants de plus petit diamètre (Rm) étant de 30mm.
14. Ensemble de corps broyants selon la revendication 12, caractérisé en ce que le rayon des corps broyants de plus grand diamètre (RM) est de 35mm, le rayon des corps broyants de plus petit diamètre (Rm) étant de 30mm.
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