EP2785461B1 - Broyeur par compression de lit de matières - Google Patents

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EP2785461B1
EP2785461B1 EP12816691.5A EP12816691A EP2785461B1 EP 2785461 B1 EP2785461 B1 EP 2785461B1 EP 12816691 A EP12816691 A EP 12816691A EP 2785461 B1 EP2785461 B1 EP 2785461B1
Authority
EP
European Patent Office
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cylinder
roller
grinding
smoothing roller
axis
Prior art date
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Active
Application number
EP12816691.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2785461A1 (fr
Inventor
Alain Cordonnier
Sébastien DEVROE
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.)
Fives FCB SA
Original Assignee
Fives FCB SA
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 Fives FCB SA filed Critical Fives FCB SA
Publication of EP2785461A1 publication Critical patent/EP2785461A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2785461B1 publication Critical patent/EP2785461B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/06—Mills with rollers forced against the interior of a rotary ring, e.g. under spring action
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group

Definitions

  • the invention relates to a compression mill bed materials, usually called horizontal roller mill, and a grinding process using such a mill.
  • Such a mill has a particular application for the grinding of mineral materials, particularly in the dry process, without limitation, for the manufacture of cement clinker.
  • the material advances from one end to the other of the cylinder undergoing successive grinding actions.
  • the particle size of the material is coarser in the part of the mill near the end of the inlet, than in the part of the mill near the end of the outlet.
  • the material fed into the mill has a coarse grain size, with a maximum grain size of up to 120 mm. Due to the operation of the handling systems, the material flow is subject to fluctuations, and the particle size distribution is heterogeneous. This induces variations in the constitution and thickness of the material bed and, thereby, variations in the reaction of the forces exerted by the grinding roll which result in vibrations of the mill.
  • the surface of the bed of material is standardized by the addition of water or other liquid sprayed under pressure by nozzles, which improves the distribution of materials in a layer of uniform thickness on Track.
  • the mill comprises a pre-compression roll, placed upstream of the grinding roll.
  • This pre-compression roll is, like the grinding roll, pressed elastically on the circular track.
  • the purpose of the pre-compression roll is to ensure that the layer of material is wrung out, and that the water that is squeezed out above the layer of material does not reach the grinding roll.
  • the crusher of the document WO97 / 39829 would not be suitable for grinding dry materials.
  • the pre-compression roller of this anteriority which is not maintained at a distance from the track, would not make it possible to standardize the bed of material in the manner of the equalizing roller of the mill according to the invention.
  • the object of the present invention is to provide a horizontal roll mill which overcomes the aforementioned drawbacks, the life of which is increased compared to horizontal roll mills known from the state of the art.
  • Another object of the present invention is to provide a grinding method implemented by a grinder according to the invention.
  • said means for holding the equalizing roller near and at a distance from the raceway of said cylinder, on the one hand, and said means for applying said grinding roller against the rolling track of said cylinder, on the other hand on the other hand, are such that said equalizing roller is able to exert on the bed of materials a pressure which equalizes its surface, lower than the pressure exerted by said grinding roller on said bed of materials.
  • Such a crusher allows the implementation of a compression milling process of material bed in which, during each cylinder revolution, the material passes successively under the equalizing roller and then under the roller grinding, said equalizing roller exerting on the material bed a pressure which equalizes its surface, less than the pressure exerted by said grinding roll on said bed of materials.
  • said means for maintaining the equalizing roller guarantee a minimum distance between the tread and the surface of said equalizing roller, and in which the grinder is fed with a maximum grain size determined between 1 mm and 120 mm and said minimum distance greater than or equal to 0.5 times the determined maximum grain size is determined.
  • the invention also relates to a method of grinding by material bed compression implemented by means of a grinder according to the invention, the holding means comprise said hinge means and wherein said grinder is fed into a material of a maximum grain size determined and the displacement stroke of said equalizing roller is adjusted so as to maintain the surface of the equalizing roller at a distance from the tread of between 0.5 times and 3 times the maximum size of the grains to be ground.
  • the grinding process and the mill according to the invention find a particular application for the grinding of materials in the dry process.
  • Said means for rotating the cylinder 2 may comprise a geared motor whose output axis has a pinion coupled to a ring gear, integral with the outer wall of the cylinder 2.
  • Said means for applying said grinding roll 3 against the tread 20 may comprise slides guiding the ends of the grinding roll 3, as well as jacks or springs able to exert on the ends of the grinding roll 3 the forces which are transmitted to the grinding roller 3.
  • said means for applying said grinding roller 3 against the rolling track 20 of said cylinder 2 are such that the grinding roller 3 exerts on the material bed 5 a mean pressure between 10 MPa and 40 MPa.
  • the supply of materials to the inlet 7 and / or the discharge of the materials to the outlet 8 can be obtained by means of pneumatic handling system.
  • the mill has means (not shown) for controlling the movement of the material along the length of said cylinder 2 so that said material travels only a fraction of the length of the cylinder 2 at each cylinder turn 2 and passes several times. between the cylinder 2 and the grinding roll 3 from said material feed inlet 7 to be milled to said milled material outlet 8.
  • These means may comprise a device intended to ensure the advance of the material, from one end to the other of the cylinder 2 such as in particular described in the document EP-0486371 or EP-0934120 .
  • a device comprises a scraper (or knife) placed at the interior of the cylinder, in the upper descending part, so as to detach the material from the raceway and one or, preferably, several deflector plates arranged under the scraper so as to intercept the material detached by the latter and the deviate towards the exit of the mill.
  • the means 4, 6 are such that, during each cylinder revolution 2, the material passes successively under the equalizing roll 4 and then under the grinding roll 3, said equalizing roll 4 exerting on the material bed 5 a pressure which equalizes its surface, lower than the pressure P exerted by said grinding roll 3 on said bed of materials 5.
  • the pressure of the equalizing roller on the material bed 5 is less than the pressure required to grind the material particles.
  • said holding means 60 of the equalizing roll 4 are such that the equalizing roll 4 exerts on the material bed 5 a pressure of less than 10 MPa, preferably less than 1 MPa.
  • the length of said equalizing roll 4 may be greater than or equal to the length of said grinding roll 3, said equalizing roll 4 being arranged in correspondence of said grinding roll 3 along the length of the roll 2.
  • said holding means 6 of the equalizing roller 4 guarantee a minimum distance between the tread 20 and the surface of said equalizing roller 4, preventing any contact between said equalizing roller 4 and the tread 20.
  • This minimum distance makes it possible to ensure that the granular materials of the bed of materials can be driven laterally, along the axis of the roll, under the action of the said equalizing roller 4, and thus to obtain a bed of materials of constant thickness over the length of the equalizing roller 4.
  • This minimum distance can be determined according to the maximum grain size feeding the mill which can be between 1 mm and 120 mm. According to one embodiment, the minimum distance is greater than or equal to 0.5 times the maximum grain size determined.
  • the equalizing roller 4 is free to rotate, able to be rotated about its axis by friction with the material bed 5.
  • the mill may have drive means for rotating the equalizing roller 4 so that its peripheral speed is equal to the average speed of the material bed 5 on which said equalizing roller 4 is intended to apply.
  • the mill 1 is intended to grind grain with a maximum size of between 1 mm and 120 mm, the diameter of the equalizing roller 4 then being between 100 mm and 660 mm.
  • Said holding means 6 of the equalizing roller 4 may comprise articulation means capable of allowing said equalizing roller 4 to move in a substantially radial direction towards the axis A of said cylinder 2 and elastic means (not shown) forcing said roller equalizer 4 in the opposite direction, towards the raceway (20).
  • said holding means 6 of said equalizing roller 4 ensure the maintenance of said equalizing roller 4 by its two ends, said articulation means of said holding means 6 having two arms 60, each articulated on the one hand, at one end of said arm 60 to said roller equalizer 4, along the axis of said equalizing roller 4 and, on the other hand, at the other end of said arm 60 to a frame of said mill 1, along an axis of rotation B, in particular parallel to the axis A of said cylinder 2 .
  • the displacement stroke of the equalizing roller 4 is limited by said holding means 6.
  • said grinder 1 is fed with a material of a maximum grain size determined and the displacement stroke of said equalizing roller 4 is adjusted so as to maintain the surface of the equalizing roller 4 at a distance from the raceway 20 included between 0.5 and 3 times the maximum size of the kernels to be grinded.
  • the moving stroke of the equalizing roller 4 may be such that the equalizing roller 4 scans the entire range of value.
  • the mill 1 has said means for controlling the movement of the material along the length of said cylinder 2 so that said material travels only a fraction of the length of the cylinder 2 at each cylinder turn 2 and passes several times. between the cylinder 2 and the grinding roll 3 from said material feed inlet 7 to be milled to said milled material outlet 8.
  • the distance "d" between the surface of said equalizing roller 4 and the rolling track 20 may be variable along the length of said cylinder 2, decreasing from said inlet 7 to said outlet 8. and according to the example shown in the figure 4 the axis of the equalizing roller 4 can be inclined with respect to the axis of the cylinder 2.
  • This arrangement makes it possible to take into account the fact that the grain size of the material is coarser in the part of the mill located near the end of the inlet 7 than in the part of the mill located near the end of the exit 8.
  • the distance between the surface of the equalizing roller 4 and the running track 20 at the end of the roller on the input side 7 is greater than the distance between the surface of the equalizing roller 4 and the running track 20 at the end of the roll on the outlet side 8.
  • the ratio between the two distances can be between 1 and 2.
  • the axis of rotation of the equalizing roller 4 is parallel to the axis A of the cylinder 2.
  • the mill and grinding processes according to the invention will find a particular application for the grinding of mineral materials and / or the grinding of materials in the manufacture of cement clinker, particularly in the dry process.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Crushing And Pulverization Processes (AREA)

Description

  • L'invention concerne un broyeur par compression de lit de matières, usuellement dénommé broyeur horizontal à galet, ainsi qu'un procédé de broyage mettant en oeuvre un tel broyeur.
  • Un tel broyeur trouve une application particulière pour le broyage de matières minérales, en particulier en voie sèche, non limitativement, pour la fabrication de clinker de ciment.
  • Les documents EP-0.486.371 et EP-0.934.120 décrivent un tel type de broyeur qui comprend un cylindre tournant suivant un axe horizontal, et dont la paroi intérieure constitue une piste de roulement pour un rouleau de broyage, d'axe de rotation parallèle à l'axe du cylindre, appliqué sous forte pression sur la piste de roulement. La matière est alimentée à l'une des extrémités du cylindre et ressort à l'autre extrémité.
  • Sous l'effet de la rotation du cylindre, la matière passe plusieurs fois entre la piste de roulement et le rouleau de broyage, et il est connu de contrôler le nombre de passages grâce à des dispositifs d'avance de matières, tels que ceux décrits dans les documents mentionnés plus haut.
  • Dans un tel broyeur, la matière avance d'une extrémité à l'autre du cylindre en subissant les actions de broyage successif. Ainsi la granulométrie de la matière est plus grossière dans la partie du broyeur située près de l'extrémité de l'entrée, que dans la partie du broyeur située près de l'extrémité de la sortie.
  • Classiquement la matière alimentée dans le broyeur possède une granulométrie grossière, avec une taille maximale de grain pouvant atteindre 120 mm. Par l'effet du fonctionnement des systèmes de manutention, le débit des matières est sujet à des fluctuations, et la répartition granulométrique est hétérogène. Ceci induit des variations de la constitution et de l'épaisseur du lit de matières et, de ce fait, des variations de la réaction des forces exercées par le rouleau de broyage qui se traduisent par des vibrations du broyeur.
  • Ces vibrations créent des sollicitations mécaniques qui participent à la réduction de la durée de vie des constituants de la machine, voire des éléments voisins dans l'atelier de broyage.
  • On connait également du document WO97/39829 un procédé de broyage en voie humide mis en oeuvre dans un broyeur comportant une piste circulaire et un rouleau de broyage, apte à rouler sur la piste et pressé élastiquement sur celle-ci.
  • Dans cette antériorité, la surface du lit de matière est uniformisée par l'ajout d'eau ou d'un autre liquide projeté sous pression par des buses, ce qui permet d'améliorer la répartition des matières en une couche d'épaisseur uniforme sur la piste.
  • Selon une variante de cette antériorité, le broyeur comprend un rouleau de pré-compression, placé en amont du rouleau de broyage. Ce rouleau de pré-compression est, tout comme le rouleau de broyage, pressé élastiquement sur la piste circulaire. Le rouleau de pré-compression a pour fonction d'assurer l'essorage de la couche de matière, et éviter que l'eau refoulée par essorage au dessus de la couche de matières n'atteigne le rouleau de broyage. Le broyeur du document WO97/39829 ne conviendrait pas pour le broyage de matières en voie sèche. Sans aspersion de liquide afin d'uniformiser la surface du lit de matière, le rouleau de pré-compression de cette antériorité, qui n'est pas maintenu à distance de la piste, ne permettrait pas d'uniformiser le lit de matière à la manière du rouleau égalisateur du broyeur conforme à l'invention. Le but de la présente invention est de proposer un broyeur à cylindre horizontal qui pallie les inconvénients précités, dont la durée de vie est augmentée par rapport aux broyeurs à cylindre horizontal connus de l'état de la technique.
  • Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de broyage mis en oeuvre par un broyeur conforme à l'invention.
  • D'autres buts et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter.
  • Aussi l'invention est relative à un broyeur par compression de lit de matières, comprenant :
    • un cylindre à axe horizontal dont la paroi intérieure comporte une piste de roulement pour un rouleau de broyage, disposé intérieur audit cylindre,
    • des moyens pour entraîner en rotation le cylindre autour de son axe,
    • ledit rouleau de broyage, d'axe parallèle à celui de l'axe du cylindre,
    • des moyens pour appliquer ledit rouleau de broyage contre la piste de roulement dudit cylindre,
    • une entrée pour l'alimentation de matière à broyer située à l'une des extrémités dudit cylindre et une sortie pour la matière broyée à l'autre extrémité dudit cylindre.
  • Selon l'invention, ledit broyeur comprend :
    • un rouleau égalisateur, disposé en amont dudit rouleau de broyage suivant le sens de rotation dudit cylindre, destiné à égaliser la surface du lit de matières,
    • des moyens de maintien du rouleau égalisateur, à proximité et à distance de la piste de roulement dudit cylindre, interdisant tout contact entre ledit rouleau égalisateur et la piste de roulement.
  • Selon l'invention, lesdits moyens de maintien du rouleau égalisateur à proximité et à distance de la piste de roulement dudit cylindre, d'une part, et lesdits moyens pour appliquer ledit rouleau de broyage contre la piste de roulement dudit cylindre, d'autre part, sont tels que ledit rouleau égalisateur est apte à exercer sur le lit de matières une pression qui égalise sa surface, inférieure à la pression exercée par ledit rouleau de broyage sur ledit lit de matières.
  • Un tel broyeur permet la mise en oeuvre d'un procédé de broyage par compression de lit de matières dans lequel, lors de chaque tour de cylindre, la matière passe successivement sous le rouleau égalisateur puis sous le rouleau de broyage, ledit rouleau égalisateur exerçant sur le lit de matières une pression qui égalise sa surface, inférieure à la pression exercée par ledit rouleau de broyage sur ledit lit de matières.
  • Selon un mode de réalisation du procédé de broyage lesdits moyens de maintien du rouleau égalisateur garantissent une distance minimale entre la piste de roulement et la surface dudit rouleau égalisateur, et dans lequel on alimente le broyeur d'une taille maximale de grain déterminée comprise entre 1 mm et 120 mm et on détermine ladite distance minimale supérieure ou égale à 0.5 fois la taille de grain maximale déterminée.
  • Selon des caractéristiques optionnelles de l'invention, prises seules ou en combinaison :
    • le rouleau égalisateur est libre de rotation, apte à être entrainé en rotation autour de son axe grâce aux frottements avec le lit de matières ;
    • le broyeur présente des moyens moteur pour entraîner en rotation le rouleau égalisateur de telle sorte que sa vitesse périphérique soit égale à la vitesse moyenne du lit de matières sur lequel ledit rouleau égalisateur est destiné à s'appliquer ;
    • le broyeur est destiné à traiter des grains de taille maximale comprise entre 1 mm et 120 mm et dans lequel le diamètre du rouleau égalisateur est compris entre 100 mm et 660 mm ;
    • lesdits moyens de maintien du rouleau égalisateur comprennent des moyens d'articulation, aptes à autoriser le déplacement dudit rouleau égalisateur selon une direction sensiblement radiale vers l'axe dudit cylindre et des moyens élastiques contraignant ledit rouleau égalisateur dans le sens opposé, vers la piste de roulement ;
    • lesdits moyens de maintien dudit rouleau égalisateur assurent le maintien dudit rouleau égalisateur par ses deux extrémités, lesdits moyens de maintien comportant deux bras, chacun articulé, d'une part, à l'une des extrémités dudit bras audit rouleau égalisateur, suivant l'axe dudit rouleau égalisateur et, d'autre part, à l'autre extrémité dudit bras à un bâti dudit broyeur, suivant un axe de rotation parallèle à l'axe dudit cylindre ;
    • la longueur dudit rouleau égalisateur est supérieure ou égale à la longueur dudit rouleau de broyage, ledit rouleau égalisateur étant disposé en correspondance dudit rouleau de broyage suivant la longueur du cylindre ;
    • le broyeur présente des moyens pour contrôler le déplacement de la matière sur la longueur dudit cylindre de sorte que ladite matière ne parcourt qu'une fraction de longueur du cylindre à chaque tour de cylindre et passe plusieurs fois entre le cylindre et le rouleau de broyage, depuis ladite entrée d'alimentation de matières à broyer jusqu'à ladite sortie de matières broyées et dans lequel la distance entre la surface dudit rouleau égalisateur et la piste de roulement est variable suivant la longueur dudit cylindre, décroissante de ladite entrée vers ladite sortie ;
    • lesdits moyens pour appliquer ledit rouleau de broyage contre la piste de roulement dudit cylindre sont tels que le rouleau de broyage exerce sur le lit de matières une pression moyenne entre 10 MPa et 40 MPa et lesdits moyens de maintien du rouleau égalisateur sont tels que le rouleau égalisateur exerce sur le lit de matières une pression inférieure à 10 MPa, de préférence inférieure à 1 MPa ;
    • l'axe de rotation du rouleau égalisateur est parallèle à l'axe dudit cylindre.
  • Selon un mode de réalisation du procédé de broyage, on alimente ledit broyeur en une matière d'une taille maximale de grain déterminé et on choisit le diamètre dudit rouleau égalisateur de la manière suivante :
    • compris entre 2 fois et 6 fois ladite taille maximale des grains à broyer si, sous cette condition, le diamètre de rouleau égalisateur est supérieur ou égale à 0,15 fois le diamètre du rouleau de broyage et, autrement,
    • au moins égale à 0,15 fois le diamètre du rouleau de broyage.
  • L'invention concerne également un procédé de broyage par compression de lit de matières mis en oeuvre au moyen d'un broyeur conforme à l'invention, dont les moyens de maintien comportent lesdits moyens d'articulation et dans lequel on alimente ledit broyeur en une matière d'une taille maximale de grain déterminé et on ajuste la course de déplacement dudit rouleau égalisateur de telle sorte à maintenir la surface du rouleau égalisateur à une distance de la piste de roulement comprise entre 0,5 fois et 3 fois la taille maximale des grains à broyer.
  • Le procédé de broyage et le broyeur conformes à l'invention trouvent une application particulière pour le broyage de matières en voie sèche.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique d'un broyeur conforme à l'invention, selon une coupe verticale, illustrant le cylindre et le rouleau de broyage (rouleau égalisateur non visible).
    • la figure 2 est une vue schématique de côté du broyeur selon la figure 1.
    • la figure 3 est une vue schématique du broyeur selon la figure 2, illustrant plus particulièrement lesdits moyens de maintien dudit rouleau égalisateur, selon un mode de réalisation non limitatif.
    • la figure 4 est une vue de coupe d'un broyeur conforme à l'invention selon un second mode de réalisation, illustrant le cylindre et le rouleau égalisateur (rouleau de broyage non visible).
  • Aussi l'invention concerne un broyeur 1 par compression de lit de matières 5, comprenant :
    • un cylindre 2 à axe A horizontal dont la paroi intérieure comporte une piste de roulement 20 pour un rouleau de broyage 3, disposé intérieur audit cylindre 2,
    • des moyens pour entraîner en rotation le cylindre autour de son axe A,
    • ledit rouleau de broyage 3, d'axe parallèle à celui de l'axe A du cylindre 2,
    • des moyens pour appliquer ledit rouleau de broyage 3 contre la piste de roulement 20 dudit cylindre 2,
    • une entrée 7 pour l'alimentation de matière à broyer située à l'une des extrémités dudit cylindre 2 et une sortie 8 pour la matière broyée à l'autre extrémité dudit cylindre 2.
  • Lesdits moyens pour entraîner en rotation le cylindre 2 peuvent comprendre un motoréducteur dont l'axe de sortie présente un pignon couplé à une couronne dentée, solidaire de la paroi extérieure du cylindre 2.
  • Lesdits moyens pour appliquer ledit rouleau de broyage 3 contre la piste de roulement 20 peuvent comprendre des glissières guidant les extrémités du rouleau de broyage 3, ainsi que des vérins ou des ressorts aptes à exercer sur les extrémités du rouleau de broyage 3 des efforts qui sont transmis au rouleau de broyage 3.
  • Selon un mode de réalisation, lesdits moyens pour appliquer ledit rouleau de broyage 3 contre la piste de roulement 20 dudit cylindre 2 sont tels que le rouleau de broyage 3 exerce sur le lit de matières 5 une pression moyenne entre 10 MPa et 40 MPa.
  • L'alimentation des matières à l'entrée 7 et/ou l'évacuation des matières à la sortie 8 peuvent être obtenues au moyen de système de manutention pneumatique.
  • De préférence, le broyeur présente des moyens (non illustrés) pour contrôler le déplacement de la matière sur la longueur dudit cylindre 2 de sorte que ladite matière ne parcourt qu'une fraction de longueur du cylindre 2 à chaque tour de cylindre 2 et passe plusieurs fois entre le cylindre 2 et le rouleau de broyage 3 depuis ladite entrée 7 d'alimentation de matière à broyer jusqu'à ladite sortie 8 de matière broyée.
  • Ces moyens peuvent comprendre un dispositif destiné à assurer l'avance de la matière, d'une extrémité à l'autre du cylindre 2 tel que notamment décrit dans le document EP-0.486.371 ou encore EP-0.934.120 . Un tel dispositif comprend un racleur (ou couteau) placé à l'intérieur du cylindre, dans la partie supérieure descendante, de façon à détacher la matière de la piste de roulement et une, ou de préférence, plusieurs plaques déflectrices disposées sous le racleur de façon à intercepter la matière détachée par ce dernier et la dévier vers la sortie du broyeur.
  • Selon l'invention, le broyeur comprend :
    • un rouleau égalisateur 4 disposé en amont dudit rouleau de broyage 3 suivant le sens de rotation R dudit cylindre 2,
    • des moyens de maintien 6 du rouleau égalisateur 4 à proximité et à distance de la piste de roulement dudit cylindre 2.
  • Les moyens 4, 6 sont tels que, lors de chaque tour de cylindre 2, la matière passe successivement sous le rouleau égalisateur 4 puis sous le rouleau de broyage 3, ledit rouleau égalisateur 4 exerçant sur le lit de matières 5 une pression qui égalise sa surface, inférieure à la pression P exercée par ledit rouleau de broyage 3 sur ledit lit de matières 5.
  • De préférence, en fonctionnement la pression du rouleau égalisateur sur le lit de matières 5 est inférieure à la pression nécessaire à broyer les particules de matière. A cet effet, lesdits moyens de maintien 60 du rouleau égalisateur 4 sont tels que le rouleau égalisateur 4 exerce sur le lit de matières 5 une pression inférieure à 10 MPa, de préférence inférieure à 1 MPa.
  • De préférence, la longueur dudit rouleau égalisateur 4 peut être supérieure ou égale à la longueur dudit rouleau de broyage 3, ledit rouleau égalisateur 4 étant disposé en correspondance dudit rouleau de broyage 3 suivant la longueur du cylindre 2.
  • Selon l'invention, lesdits moyens de maintien 6 du rouleau égalisateur 4 garantissent une distance minimale entre la piste de roulement 20 et la surface dudit rouleau égalisateur 4, interdisant tout contact entre ledit rouleau égalisateur 4 et la piste de roulement 20.
  • Cette distance minimale permet de s'assurer que les matières granuleuses du lit de matières puissent être chassées latéralement, suivant l'axe du rouleau, sous l'action dudit rouleau égalisateur 4, et ainsi d'obtenir un lit de matières d'épaisseur constante sur la longueur du rouleau égalisateur 4. Cette distance minimale peut être déterminée en fonction de la taille de grain maximale alimentant le broyeur qui peut être comprise entre 1 mm et 120 mm. Selon un mode de réalisation, la distance minimale est supérieure ou égale à 0.5 fois la taille de grain maximale déterminée.
  • Selon un mode de réalisation, le rouleau égalisateur 4 est libre de rotation, apte à être entrainé en rotation autour de son axe grâce aux frottements avec le lit de matières 5.
  • Alternativement, le broyeur peut présenter des moyens moteur pour entraîner en rotation le rouleau égalisateur 4 de telle sorte que sa vitesse périphérique soit égale à la vitesse moyenne du lit de matières 5 sur lequel ledit rouleau égalisateur 4 est destiné à s'appliquer.
  • Selon un mode réalisation, le broyeur 1 est destiné à broyer des grains de taille maximale comprise entre 1 mm et 120 mmn, le diamètre du rouleau égalisateur 4 étant alors compris entre 100 mm et 660 mm.
  • De préférence, on alimente ledit broyeur 1 en une matière d'une taille maximale de grain déterminé et on choisit le diamètre dudit rouleau égalisateur 4 de la manière suivante :
    • compris entre 2 fois et 6 fois ladite taille maximale des grains à broyer si, sous cette dernière condition, le diamètre de rouleau égalisateur est supérieur ou égal à 0,15 fois le diamètre du rouleau de broyage 3 et, autrement,
    • au moins égal à 0,15 fois le diamètre du rouleau de broyage 3, notamment inférieur à 0,5 fois le diamètre du rouleau de broyage 3.
  • Lesdits moyens de maintien 6 du rouleau égalisateur 4 peuvent comprendre des moyens d'articulation, aptes à autoriser le déplacement dudit rouleau égalisateur 4 selon une direction sensiblement radiale vers l'axe A dudit cylindre 2 et des moyens élastiques (non illustrés) contraignant ledit rouleau égalisateur 4 dans le sens opposé, vers la piste de roulement (20).
  • Selon un mode de réalisation, lesdits moyens de maintien 6 dudit rouleau égalisateur 4 assurent le maintien dudit rouleau égalisateur 4 par ses deux extrémités, lesdits moyens d'articulation desdits moyens de maintien 6 comportant deux bras 60, chacun articulé, d'une part, à l'une des extrémités dudit bras 60 audit rouleau égalisateur 4, suivant l'axe dudit rouleau égalisateur 4 et, d'autre part, à l'autre extrémité dudit bras 60 à un bâti dudit broyeur 1, suivant un axe de rotation B, notamment parallèle à l'axe A dudit cylindre 2.
  • De préférence, la course de déplacement du rouleau égalisateur 4 est limitée par lesdits moyens de maintien 6.
  • Avantageusement, on alimente ledit broyeur 1 en une matière d'une taille maximale de grain déterminé et on ajuste la course de déplacement dudit rouleau égalisateur 4 de telle sorte à maintenir la surface du rouleau égalisateur 4 à une distance de la piste de roulement 20 comprise entre 0,5 fois et 3 fois la taille maximale des grains à broyer. La course de déplacement du rouleau égalisateur 4 peut être telle que le rouleau égalisateur 4 balaie toute cette plage de valeur.
  • Selon un mode de réalisation, le broyeur 1 présente lesdits moyens pour contrôler le déplacement de la matière sur la longueur dudit cylindre 2 de sorte que ladite matière ne parcourt qu'une fraction de longueur du cylindre 2 à chaque tour de cylindre 2 et passe plusieurs fois entre le cylindre 2 et le rouleau de broyage 3 depuis ladite entrée 7 d'alimentation de matière à broyer jusqu'à ladite sortie 8 de matière broyée.
  • Avantageusement, selon ce dernier mode de réalisation, la distance « d » entre la surface dudit rouleau égalisateur 4 et la piste de roulement 20 peut être variable suivant la longueur dudit cylindre 2, décroissante de ladite entrée 7 vers ladite sortie 8. A cet effet et selon l'exemple illustré à la figure 4, l'axe du rouleau égalisateur 4 peut être incliné par rapport à l'axe du cylindre 2.
  • Cette disposition permet de prendre en compte le fait que la granulométrie de la matière est plus grossière dans la partie du broyeur située près de l'extrémité de l'entrée 7 que dans la partie du broyeur située près de l'extrémité de la sortie 8.
  • Ainsi la distance entre la surface du rouleau égalisateur 4 et la piste de roulement 20 à l'extrémité du rouleau du côté de l'entrée 7 est supérieure à la distance entre la surface du rouleau égalisateur 4 et la piste de roulement 20 à l'extrémité du rouleau du côté de la sortie 8. Le rapport entre les deux distances peut être compris entre 1 et 2.
  • Alternativement l'axe de rotation du rouleau égalisateur 4 est parallèle à l'axe A dudit cylindre 2.
  • Le broyeur et les procédés de broyage conformes à l'invention trouveront une application particulière pour le broyage de matières minérales et/ou le broyage de matières dans la fabrication de clinker de ciment, en particulier en voie sèche.
  • Naturellement, d'autres modes de réalisation auraient pu être envisagés par l'homme du métier sans pour autant sortir du cadre de l'invention telle que définie par les revendications ci-après.
    • NOMENCLATURE
    • 1.
    Broyeur,
    2.
    Cylindre,
    3.
    Rouleau de broyage,
    4.
    Rouleau égalisateur,
    5.
    Lit de matières,
    6.
    Moyen de maintien (rouleau égalisateur),
    7.
    Entrée,
    8.
    Sortie,
    20.
    Piste de roulement,
    60.
    Bras (Moyens d'articulation),
    A.
    Axe horizontal,
    B.
    Axe de rotation,
    P.
    Pression,
    R.
    Sens de rotation.

Claims (16)

  1. Procédé de broyage par compression de lit de matières mis en oeuvre au moyen d'un broyeur (1) par compression de lit de matières (5), comprenant :
    - un cylindre (2) à axe (A) horizontal dont la paroi intérieure comporte une piste de roulement (20) pour un rouleau de broyage (3), disposé intérieur audit cylindre (2),
    - des moyens pour entraîner en rotation le cylindre autour de son axe (A),
    - ledit rouleau de broyage (3), d'axe parallèle à celui de l'axe (A) du cylindre (2),
    - des moyens pour appliquer ledit rouleau de broyage (3) contre la piste de roulement (20) dudit cylindre (2),
    - une entrée (7) pour l'alimentation de matière à broyer située à l'une des extrémités dudit cylindre (2) et une sortie (8) pour la matière broyée à l'autre extrémité dudit cylindre (2),
    - un rouleau égalisateur (4) disposé en amont dudit rouleau de broyage (3) suivant le sens de rotation (R) dudit cylindre (2),
    - des moyens de maintien (6) du rouleau égalisateur (4) à proximité et à distance de la piste de roulement dudit cylindre (2), interdisant tout contact entre ledit rouleau égalisateur (4) et la piste de roulement (20), procédé dans lequel, lors de chaque tour de cylindre (2), la matière passe successivement sous le rouleau égalisateur (4) puis sous le rouleau de broyage (3), ledit rouleau égalisateur (4) exerçant sur le lit de matières (5) une pression qui égalise sa surface, inférieure à la pression (P) exercée par ledit rouleau de broyage (3) sur ledit lit de matières (5).
  2. Procédé de broyage selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de maintien (6) du rouleau égalisateur (4) garantissent une distance minimale entre la piste de roulement (20) et la surface dudit rouleau égalisateur (4), et dans lequel on alimente le broyeur d'une taille maximale de grain déterminée comprise entre 1 mm et 120 mm et on détermine ladite distance minimale supérieure ou égale à 0.5 fois la taille de grain maximale déterminée.
  3. Procédé de broyage selon la revendication 2, dans lequel le rouleau égalisateur (4) est libre de rotation, entrainé en rotation autour de son axe grâce aux frottements avec le lit de matières (5).
  4. Procédé de broyage selon la revendication 2, présentant des moyens moteur pour entraîner en rotation le rouleau égalisateur (4) de telle sorte que sa vitesse périphérique soit égale à la vitesse moyenne du lit de matières (5) sur lequel ledit rouleau égalisateur (4) s'applique.
  5. Procédé de broyage selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel on traite des grains de taille maximale comprise entre 1 mm et 120 mm et dans lequel on choisit le diamètre du rouleau égalisateur (4) compris entre 100 mm et 660 mm.
  6. Procédé de broyage selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel lesdits moyens de maintien (6) du rouleau égalisateur (4) comprennent des moyens d'articulation, aptes à autoriser le déplacement dudit rouleau égalisateur (4) selon une direction sensiblement radiale vers l'axe (A) dudit cylindre (2) et des moyens élastiques contraignant ledit rouleau égalisateur (4) dans le sens opposé, vers la piste de roulement (20).
  7. Procédé de broyage selon la revendication 6, dans lequel lesdits moyens de maintien (6) dudit rouleau égalisateur (4) assurent le maintien dudit rouleau égalisateur (4) par ses deux extrémités, lesdits moyens d'articulation desdits moyens de maintien (6) comportant deux bras (60), chacun articulé, d'une part, à l'une des extrémités dudit bras (60) audit rouleau égalisateur (4), suivant l'axe dudit rouleau égalisateur (4) et, d'autre part, à l'autre extrémité dudit bras (60) à un bâti dudit broyeur (1), suivant un axe de rotation (B) parallèle à l'axe (A) dudit cylindre (2).
  8. Procédé de broyage selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la longueur dudit rouleau égalisateur (4) est supérieure ou égale à la longueur dudit rouleau de broyage (3), ledit rouleau égalisateur (4) étant disposé en correspondance dudit rouleau de broyage (3) suivant la longueur du cylindre (2).
  9. Procédé de broyage selon l'une des revendications 1 à 8, présentant des moyens pour contrôler le déplacement de la matière sur la longueur dudit cylindre (2) de sorte que ladite matière ne parcourt qu'une fraction de longueur du cylindre (2) à chaque tour de cylindre (2) et passe plusieurs fois entre le cylindre (2) et le rouleau de broyage (3) depuis ladite entrée (7) d'alimentation de matière à broyer jusqu'à ladite sortie (8) de matière broyée et lequel la distance (d) entre la surface dudit rouleau égalisateur (4) et la piste de roulement (20) est variable suivant la longueur dudit cylindre (2), décroissante de ladite entrée (7) vers ladite sortie (8).
  10. Procédé de broyage selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'axe de rotation du rouleau égalisateur (4) est parallèle à l'axe (A) dudit cylindre (2).
  11. Procédé de broyage selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel lesdits moyens pour appliquer ledit rouleau de broyage contre la piste de roulement dudit cylindre sont tels que le rouleau de broyage (3) exerce sur le lit de matières une pression moyenne entre 10 MPa et 40 MPa et lesdits moyens de maintien (6) du rouleau égalisateur sont tels que le rouleau égalisateur (4) exerce sur le lit de matières (5) une pression inférieure à 10 MPa, de préférence inférieure à 1 MPa
  12. Procédé de broyage selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel on alimente ledit broyeur (1) en une matière d'une taille maximale de grain déterminé et on choisit le diamètre dudit rouleau égalisateur (4) de la manière suivante :
    - compris entre 2 fois et 6 fois ladite taille maximale des grains à broyer si, sous cette dernière condition, le diamètre de rouleau égalisateur est supérieur ou égal à 0,15 fois le diamètre du rouleau de broyage (3) et, autrement,
    - au moins égal à 0,15 fois le diamètre du rouleau de broyage (3).
  13. Procédé de broyage selon la revendication 6, dans lequel on alimente ledit broyeur (1) en une matière d'une taille maximale de grain déterminé et on ajuste la course de déplacement dudit rouleau égalisateur (4) de telle sorte à maintenir la surface du rouleau égalisateur (4) à une distance de la piste de roulement (20) comprise entre 0,5 fois et 3 fois la taille maximale des grains à broyer.
  14. Procédé de broyage selon l'une des revendications 1 à 13 dans lequel on broie les matières dans ledit broyeur (1) en voie sèche.
  15. Broyeur (1) par compression de lit de matières (5), comprenant :
    - un cylindre (2) à axe (A) horizontal dont la paroi intérieure comporte une piste de roulement (20) pour un rouleau de broyage (3), disposé intérieur audit cylindre (2),
    - des moyens pour entraîner en rotation le cylindre autour de son axe (A),
    - ledit rouleau de broyage (3), d'axe parallèle à celui de l'axe (A) du cylindre (2),
    - des moyens pour appliquer ledit rouleau de broyage (3) contre la piste de roulement (20) dudit cylindre (2),
    - une entrée (7) pour l'alimentation de matières à broyer située à l'une des extrémités dudit cylindre (2) et une sortie (8) pour la matière broyée à l'autre extrémité dudit cylindre (2),
    caractérisé en ce qu'il comprend :
    - un rouleau égalisateur (4) disposé en amont dudit rouleau de broyage (3) suivant le sens de rotation (R) dudit cylindre (2), destiné à égaliser la surface du lit de matières,
    - des moyens de maintien (6) du rouleau égalisateur (4) à proximité et à distance de la piste de roulement dudit cylindre (2), interdisant tout contact entre ledit rouleau égalisateur (4) et la piste de roulement (20),
    et dans lequel lesdits moyens de maintien (6) du rouleau égalisateur (4) à proximité et à distance de la piste de roulement dudit cylindre (2), d'une part, et lesdits moyens pour appliquer ledit rouleau de broyage (3) contre la piste de roulement (20) dudit cylindre (2), d'autre part, sont tels que ledit rouleau égalisateur (4) est apte à exercer sur le lit de matières (5) une pression qui égalise sa surface, inférieure à la pression (P) exercée par ledit rouleau de broyage (3) sur ledit lit de matières (5).
  16. Utilisation du procédé de broyage selon l'une des revendications 1 à 14 ou du broyeur (1), selon la revendication 15 pour le broyage de matières minérales et/ou le broyage de matières dans la fabrication de clinker de ciment.
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