EP3370877A1 - Broyeur pendulaire perfectionné - Google Patents

Broyeur pendulaire perfectionné

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Publication number
EP3370877A1
EP3370877A1 EP16806255.2A EP16806255A EP3370877A1 EP 3370877 A1 EP3370877 A1 EP 3370877A1 EP 16806255 A EP16806255 A EP 16806255A EP 3370877 A1 EP3370877 A1 EP 3370877A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaft
enclosure
central shaft
mill
hand
Prior art date
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Granted
Application number
EP16806255.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3370877B1 (fr
Inventor
Jean-Marc Maréchal
Jean-François MARÉCHAL
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.)
Financiere Industrielle Ste
Original Assignee
Broyeurs Poittemill Ingenierie
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
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Publication of EP3370877A1 publication Critical patent/EP3370877A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3370877B1 publication Critical patent/EP3370877B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • B02C15/02—Centrifugal pendulum-type mills

Definitions

  • the present invention relates to a grinding mill for reducing to fine powder according to a predefined granulometry, various materials, mineral and / or organic, such as limestone, sulphates, clinker, clays, coal, petroleum coke, pozzolans , salts, oxides, biomass, etc.
  • the mill of the invention is of the pendular type, that is to say that it works by compression of the raw mineral matter to be ground, by fracturing the latter in a chamber, to constitute what is called a "Material bed", the fine powder being evacuated from the top of the enclosure, thanks to a stream of gas.
  • pebbles a grinding ring of vertical axis and at least two rolling masses on the ring, called pebbles. These are mounted to rotate each on a vertical shaft designated pendulum rod articulated at its free end, on a central structure called "star".
  • the roller assembly and pendulum rod is designated by the term pendulum.
  • the central shaft is rotated by a motor through a gearbox, both located outside the mill chamber under the base (bottom). Furthermore, the central shaft is held and guided in rotation by means of a vertical hollow column, fixed on the base (the bottom) of the mill. There is provided a pivot connection between the column and the central shaft, inside the enclosure of the mill.
  • shares intended to scrape the material which has been deposited on the bottom of the mill.
  • the coulters are rotated around the shaft by means of a skirt attached thereto.
  • the shares are intended to feed the bed of material.
  • the gases are at room temperature.
  • certain materials need to be cooled by the supply of cold gas.
  • the gas stream at the base of the mill causes the particles of finer material to suspend, after grinding by the rollers and the removal of these particles from the top of the mill.
  • Fine particles are then treated downstream by a system called separator for sorting by particle size.
  • the finished product according to the particle size is discharged to the outside, while the rejected particles, as being outside the desired size criteria, fall by gravity to the base of the mill, to feed the bed of material or are extracted from the grinding chamber by a handling means.
  • a handling means It is understood that the enclosure of the mill where these operations are performed, is a very dusty environment and therefore abrasive. The phenomenon of abrasion is all the more important given the many moving parts inside the crusher.
  • lubricating means by oil circulation, for each connection of two movable elements relative to each other, and in particular at the pivot connection between the central shaft and the column.
  • the lubrication of the pivot connection between the rollers and their pendulum rod is ensured by means of sparging in an oil bath, protected from dust and its abrasive effect, either by a sealed mechanical system, or by a hydraulic system. injection of air between the clocks and their pebble.
  • the invention therefore aims to solve these difficulties, and proposes a pendulum mill in which the circulation of oil on the one hand and air on the other hand does not require the production of complicated and therefore expensive parts, which allows a balanced airflow to each pendulum, which is simpler in design, and therefore less expensive and easier to maintain.
  • the compressive compression mill for reducing to a fine powder various materials, of the type comprising:
  • pendulums each comprising a roller rotatably mounted on a pendulum rod
  • star a system of connection between the central shaft and the pendulums designated star.
  • the star is fixed by a rigid connection on the central shaft and by pivot connection means between each pendulum, to allow the rolling along a circular path of the rollers on the inner face of the ring, so as to allow the crushing of the materials located between the rollers and the inner wall of the ring;
  • the means for supporting and maintaining the central shaft are located outside the internal environment of the enclosure which is dusty and therefore abrasive, and therefore easily accessible for repair or maintenance operations. Air circulation to protect lubrication systems is made simpler, and therefore more efficient.
  • the means for supporting and holding the central shaft include means for driving the central shaft, and more specifically in the form of a rotary hearth associated with a speed reduction assembly, itself associated with the driving means of the central shaft, said sole thus ensuring both the transmission of the rotation of the motor, and the support and guiding of the central shaft.
  • a cylindrical cover through which the central shaft passes, and preferably the cover is constituted firstly by a cylindrical sleeve, and secondly by a cover having a central hole at through which the central tree passes.
  • the device includes gas venting means for creating a gas stream at the base within the enclosure.
  • the gas is heated to between about 150 and 400.
  • the device advantageously comprises at least two rollers uniformly distributed angularly around the central shaft.
  • the number of pebbles can be three, four, or even exceed four on large grinders and reach five or six. At a minimum, two rollers are needed to ensure a balanced set.
  • the device comprises scraping shares, secured to the lower part of the central shaft by arms, and intended to scrape the bottom of the enclosure.
  • connection system between pendulums on the one hand and the central shaft on the other hand, in the form of arms arranged in a star.
  • This linking system is designated star.
  • the device comprises lubrication means at the connections between the moving parts, and there is provided air circulation means for the protection of the latter.
  • Figure 1 shows a diagram seen in section along a vertical plane of a pendulum mill of the prior art
  • Figure 2 shows a schematic sectional view along a vertical plane of the pendulum mill of the invention
  • FIG. 3 shows a sectional view similar to FIG. 2 showing the whole of the mill of the invention, including the rotating hearth, the base of the enclosure, the cylindrical hood and the plowing shares, and the circulation of air.
  • the qualifiers "superior”, “lower”, “high”, “low”, “tangential”, “radial”, “transverse” of a mill element are used. in the context of a normal installation of the latter, that is to say relating to a vertical concept with respect to a flat horizontal floor on which the grinder would be placed.
  • a pendulum mill comprising a hollow cylindrical enclosure 1 having a vertical longitudinal axis XX, comprising a cylindrical wall 2 and a horizontal bottom 3 delimiting a lower volume.
  • basic 4 a pendulum mill according to the prior art is described below, comprising a hollow cylindrical enclosure 1 having a vertical longitudinal axis XX, comprising a cylindrical wall 2 and a horizontal bottom 3 delimiting a lower volume.
  • the cylindrical wall 2 of the enclosure is provided with a ring-shaped reinforced portion 5.
  • the bottom 3 has a central opening 3A.
  • a hollow central column 6, coaxial with the axis X-X, is provided in the chamber, and whose base 6A is fixed on the bottom 3, sealingly at the central opening 3A of the bottom.
  • the mill further comprises a vertical central shaft 7, coaxial with the X-X axis, passing through the column 6, protruding in the upper part of the latter, and projecting downwards from the central opening 3A of the bottom 3.
  • the central shaft 7 is rotatably mounted (arrow "f") and for this purpose is:
  • each pendulum rod (opposite each link pivot) is rotatably mounted on a mass or roller 18, 19 of generally cylindrical shape and able to turn on itself (arrows "g” and “h”), along the vertical axis defined by their pendulum rod16, respectively 17.
  • Each pair of rollers (18, 19) / pendulum rod (16, 17) forms a kind of pendulum.
  • the assembly formed by the central shaft 7, the pendulum rods 16 and 17, the radial arms 12 and 13, and the rollers 18, 19, thus form a kind of carousel.
  • the duct 20 conveys material or raw materials to treat (arrow "i") in the enclosure.
  • the mill may comprise more than two pendulums (each pendulum comprises a pendulum rod and associated roller), evenly distributed angularly around the shaft. Arms Radials 12 and 13 (between the shaft 7 and the pendulum rods 16, 17) form a kind of star with as many branches as pebbles.
  • a skirt 22 covers the central column 6 and surrounds it.
  • the disk is traversed by and associated around the central shaft 7;
  • a lower conical portion 22C flared downward (near the bottom 3).
  • the skirt 22 is secured to the shaft 7 at the upper disk 22B, and is rotated by the latter (arrow "j").
  • the shares are intended to scrape (by their lower side) the material which has been deposited on the bottom 3 of the mill.
  • the coulters 23 and 24 are intended to feed the bed of material on the bottom.
  • a ventilation system blowing a gas stream at the base of the mill, through a conduit 25 opening into the lower part 4 of the enclosure.
  • the flow of gas is heated to a temperature of the order of 150-400 ⁇ .
  • the gas stream (arrow “k") causes the suspension of the finer material particles, after grinding by the rollers and the evacuation (arrow "I") of these particles from the top of the mill. Fine particles are then treated downstream by a system called separator for sorting by particle size.
  • the separator is of the known type and is not shown for reasons of clarity.
  • the finished product conforms to the grain size is discharged to the outside, while the rejected particles, as being outside the desired size criteria, fall by gravity to the base of the mill, to feed the bed of material and be crushed again or are extracted from the grinding chamber by a handling means.
  • lubrication means are provided at the joints and drives of moving parts, and in a known manner.
  • the mill comprises the following lubrication means, which are not represented for the sake of clarity, and which are known in themselves:
  • the pivot connection respectively 14 and 15, between the respective pendular rods 16 and 17, and the radial arms 12 and 13, is associated with the seal system, which is either a seal of a flexible and elastic deformable material, or by a device mechanical requiring lubrication; any known joint can be used.
  • each pendulum rod 16 and 17, and the corresponding roller 18, 19, to allow the latter to turn on themselves is also provided with lubrication means known in themselves, bubbling in a bath of oil.
  • the connection between the central column 6, fixed, and the rotating shaft 7, is also equipped with lubrication means of the known type with oil circulation.
  • the lubrication systems are protected from the dusty environment and therefore abrasive inside the mill enclosure, either by a mechanical sealing element, or preferably by an air injection system between the rod pendulum and the corresponding roller, and between the column and the tree.
  • the invention remedies by proposing a mill described below with reference to FIGS. 2 to 3.
  • the mill of the invention according to FIG. 2 is distinguished in particular from that of the prior art (FIG. 1) by the rotation drive and the maintenance of the shaft 7. Other differences will appear from the description which follows. In particular, there is the absence of the skirt 22 on the one hand, and the central column 6 of the mill on the other hand, with respect to the mill of the prior art.
  • the shaft 7 is, according to the invention, on the one hand held vertical, and on the other hand rotated on itself (arrow "f"), by specific means comprising a rotary hearth 26 outside the enclosure, associated with and disposed in a speed reducing assembly 10A, itself connected to the motor 9.
  • the rotating hearth 26 is rotatably mounted in a fixed pivot 26A disposed in the gear 10A, the length of which depends on the size of the grinders.
  • the gearbox sized to support the assembly in rotation, is itself fixed on a rigid outer support, for example embedded in the mass of a massive civil engineering provided for this purpose.
  • the sole 26 thus ensures both the transmission of the rotation of the motor, and the support and guiding of the shaft 7.
  • the shaft is associated with a rigid coupling 27 whose role is to transmit the torque of the engine by filtering the vibrations.
  • the bottom 3 of the enclosure is open in its central part, on a portion of diameter between 50 and 100 cm, which depends on the size of the grinders sufficient to ensure the passage of air at low speed around the shaft 7 (the diameter of the opening is a few centimeters greater than the diameter of the shaft 7).
  • the central opening 29 is associated with a cylindrical hood, through which the shaft 7 passes.
  • the hood is constituted firstly of a fixed cylindrical sleeve 28 and secondly of a lid rotating 29 having a central hole through which the shaft 7 tightly.
  • the lid 29 is integral with the shaft 7.
  • the scrapers 23 and 24 are rigidly connected to the shaft 7 by radial arms 30 and 31.
  • the gear as well as the rotating assembly are aligned at the mounting (for example by known alignment tools) to ensure good concentricity between the rotating elements and the following fixed parts:
  • the means for supporting and maintaining the shaft are located outside the internal environment of the enclosure which is dusty and therefore abrasive.
  • the maintenance of the drive means is facilitated, and thus reduces the intervention time, and thus the downtime of the mill with the savings that result.
  • the mill can be used in so-called "direct" mode for solid fuels (coal, petroleum coke, biomass etc.), in which the crushed fuel is injected under pressure, evacuated from the enclosure by ventilation, and conveyed directly into the plant.
  • the combustion means the nozzle type, burner, etc.
  • This clean air circuit is fed by a labyrinth running via an annular nurse located under the bottom 3 and feeding the central shaft 7 (hollow shaft).
  • the labyrinth travels in the central shaft 7 to the arms 12-13 and the pivots 14-15 to the pendulum rods 16-17 to seal (to the dusty environment of the enclosure) by a principle of air seal of the pivot located between the pendulum rods 16-17 and their roller 18-19.
  • the gearbox 10B comprises firstly a vertical pivot 26A in which is mounted rotatably the rotary hearth 26, and secondly a rotary drive, for example with a bevel gear 32 including a pinion 32A, which depends on the gear used, is connected to the motor not shown and known in itself.
  • a protection circuit intended to protect the internal lubrication means of the clocks
  • a second air circuit called a guiding circuit, producing an air seal intended to prevent the ground material from escaping outside the mill.
  • the first and second air circuits are respectively connected upstream to a source of clean air, which can be common, not shown and known in itself.
  • a source of clean air which can be common, not shown and known in itself.
  • chambers and air flow ducts described below.
  • the first guide circuit comprises an annular chamber 33 disposed above the rigid coupling system 27, collinearly with the central shaft 7, and located at the base thereof.
  • the chamber 33 has an inlet or opening 33A, connected to a source of clean air.
  • the air enters the annular chamber 33, symbolized by the arrow "m”.
  • the base of the hollow central shaft 7 is provided with one or more openings 34 through which the air of the chamber 33 (arrows "n” and "o") enters the interior of the central shaft to rise inside it (arrow "p").
  • the air circulating in this first circuit ensures the protection of the internal lubrication means.
  • the second guiding circuit comprises an annular chamber 35, disposed just above the annular chamber 33 of the first protective air circuit, and collinearly with the central shaft 7.
  • the chamber 35 is located at the base of the the tree.
  • the chamber 35 has an inlet or opening 35A, connected to a source of clean air.
  • the air enters the annular chamber 35, symbolized by the arrow "k”, and is evacuated (arrows "K1" and “K2") through the central opening 300 at the base of the bottom 3, to enter the space annular delimited by the annular wall 28 (integral with the bottom 3) and the cover 29 (integral with the rotating central shaft).
  • the air is then discharged (arrows k2, k3, K4 and k5) by the gap between the wall 28 and the lid 29.
  • the second air circuit thus seals between the cylindrical sleeve 28 and the cover 29, producing an air seal, preventing the particles in the bottom of the mill from leaving the mill chamber between the fixed annular wall. 28 and the rotating lid 29.

Landscapes

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

Abstract

Broyeur pendulaire à compression, permettant de réduire en poudre fine des matières minérales, du type comprenant: – une enceinte cylindrique pourvue d'une base (fond) horizontale; – un élément en forme d'anneau, concentrique à l'enceinte et à l'intérieur de celle-ci; – un arbre central tournant; – au moins deux galets montés rotatifs chacun sur une tige pendulaire; – un système de liaison entre l'arbre central et les pendules, fixé par une liaison rigide sur l'arbre central et par des moyens de liaison pivot entre chaque pendule, de façon à permettre l'écrasement des matières situées entre les galets et la paroi intérieure de l'anneau; – des moyens de support et de maintien de l'arbre; – des moyens d'entraînement en rotation de l'arbre, caractérisé en ce que les moyens de support et de maintien de l'arbre sont extérieurs à l'enceinte et indépendants de celle-ci.

Description

BROYEUR PENDULAIRE PERFECTIONNE
La présente invention concerne un broyeur pour réduire en poudre fine selon une granulométhe prédéfinie, des matières diverses, minérales et/ou organiques, telles que du calcaire, des sulfates, du clinker, des argiles, du charbon, du coke de pétrole, des pouzzolanes, des sels, des oxydes, de la biomasse, etc. Le broyeur de l'invention est du type pendulaire, c'est-à-dire qu'il fonctionne par compression des matières minérales brutes destinées à être broyées, en fracturant ces dernières dans une enceinte, pour constituer ce que l'on nomme un « lit de matière », la poudre fine étant évacuée par le haut de l'enceinte, grâce à un courant de gaz.
Les broyeurs pendulaires connus fonctionnent de la manière suivante. La matière est comprimée entre un anneau de broyage d'axe vertical et au moins deux masses roulantes sur l'anneau, dénommées galets. Ces derniers sont montés à en rotation chacun sur une tige verticale désignée tige pendulaire articulée à son extrémité libre, sur une structure centrale dénommée « étoile ». L'ensemble galet et tige pendulaire est désigné par le terme pendule. Lorsque l'étoile est entraînée en rotation par l'intermédiaire d'un arbre vertical central, les galets, soumis à la force centrifuge, compriment la matière comprise entre l'anneau et ces derniers. L'ensemble de l'arbre central, de l'étoile, des pendules forment ainsi une sorte de carrousel.
L'arbre central est entraîné en rotation par un moteur par l'intermédiaire d'un réducteur, tous deux situés à l'extérieur de l'enceinte du broyeur sous la base (fond). Par ailleurs, l'arbre central est maintenu et guidé en rotation par l'intermédiaire d'une colonne creuse verticale, fixée sur la base (le fond) du broyeur. Il est prévu une liaison pivot entre la colonne et l'arbre central, à l'intérieur de l'enceinte du broyeur.
Sur le fond du broyeur sont prévus des socs destinés à racler la matière qui s'est déposée sur le fond du broyeur. Les socs sont entraînés en rotation autour de l'arbre par l'intermédiaire d'une jupe fixée à ce dernier. Les socs sont destinés à alimenter le lit de matière.
Par ailleurs, il est prévu un système de ventilation soufflant un courant de gaz à la base du broyeur.
Dans les cas où la matière entrante est sèche, les gaz sont à température ambiante. En revanche, certaines matières nécessitent d'être refroidies par l'apport de gaz froid. Pour les matières humides, il est nécessaire de sécher ces dernières, à l'aide d'un flux de gaz chauffé à une température pouvant atteindre 400X. Le courant de gaz à la base du broyeur provoque la mise en suspension des particules de matière plus fine, après broyage par les galets et l'évacuation de ces particules par le haut du broyeur.
Les particules fines sont alors traitées en aval par un système dénommé séparateur permettant de trier par granulométrie. Le produit fini conforme à la granulométrie est évacué vers l'extérieur, tandis que les particules refusées, comme étant en dehors des critères de tailles souhaitées, retombent par gravité à la base du broyeur, pour alimenter le lit de matière ou sont extraites de la chambre de broyage par un moyen de manutention. On comprend que l'enceinte du broyeur où sont effectuées ces opérations, constitue un environnement très poussiéreux et donc abrasif. Le phénomène d'abrasion est d'autant plus important compte tenu des nombreuses pièces mobiles à l'intérieur du broyeur.
Il est prévu des moyens de lubrification, par circulation d'huile, pour chaque liaison de deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre, et notamment au niveau de la liaison pivot entre l'arbre central et la colonne.
De manière connue, pour tenter de protéger les moyens de lubrification, il est prévu, à la base du broyeur, un moyen d'injection d'air, propre et frais, entre la colonne et la jupe. Ce courant d'air a également pour but de refroidir la liaison pivot.
Pour chaque pendule, la lubrification de la liaison pivot entre les galets et leur tige pendulaire est assurée par un moyen de barbotage dans un bain huile, protégé de la poussière et son effet abrasif, soit par un système mécanique étanche, soit par un système d'injection d'air entre les pendules et leur galet.
Les broyeurs pendulaires connus présentent des inconvénients, à savoir :
- le système de lubrification de la liaison pivot entre l'arbre central et la colonne suppose un circuit d'huile obligeant à réaliser des usinages compliqués et onéreux ;
- il en est de même du circuit d'injection d'air pour la lubrification du pivot entre l'arbre central et la colonne ; - la conception et la réalisation du circuit de circulation d'air vers chaque pendule doit être réalisée avec soin afin que la circulation soit équilibrée ;
en cas de surpression gazeuse interne dans l'enceinte, par rapport à la pression atmosphérique, on ne peut écarter le risque d'une pollution de l'articulation du pivot entre l'arbre central est la colonne ;
- la maintenance et l'entretien des parties tournantes, et notamment de la liaison entre la colonne et l'arbre central sont compliqués compte tenu de l'accès difficile à cette partie.
L'invention a donc pour but de résoudre ces difficultés, et propose un broyeur pendulaire dans lequel la circulation d'huile d'une part et d'air d'autre part ne nécessite pas la réalisation de pièces compliquées et donc onéreuses, qui permette une circulation d'air équilibré vers chaque pendule, qui soit de conception plus simple, et soit donc moins onéreux et plus facile à entretenir.
A cette fin, selon l'invention, le broyeur pendulaire à compression, permettant de réduire en poudre fine des matières diverses, du type comprenant :
- une enceinte cylindrique pourvue d'une base (fond) horizontale ;
- un élément en forme d'anneau, concentrique à l'enceinte et à l'intérieur de celle-ci ;
- un arbre central tournant ;
- au moins deux pendules comprenant chacun un galet monté rotatif sur une tige pendulaire ;
- un système de liaison entre l'arbre central et les pendules désigné étoile. L'étoile est fixée par une liaison rigide sur l'arbre central et par des moyens de liaison pivot entre chaque pendule, pour permettre le roulement suivant une trajectoire circulaire des galets sur la face intérieure de l'anneau, de façon à permettre l'écrasement des matières situées entre les galets et la paroi intérieure de l'anneau ;
- des moyens de support et de maintien de l'arbre central ;
- des moyens d'entraînement en rotation de l'arbre central,
est caractérisé en ce que les moyens de support et de maintien de l'arbre central sont extérieurs à l'enceinte et indépendants de celle-ci.
Ainsi, les moyens de support et de maintien de l'arbre central sont situés en dehors de l'environnement interne de l'enceinte qui est poussiéreux et donc abrasif, et donc facilement accessible pour des opérations de réparation ou de maintenance. La circulation d'air pour protéger les systèmes de lubrification est rendue plus simple, et donc plus efficace.
Selon une forme préférée de réalisation, les moyens de support et de maintien de l'arbre central incluent des moyens d'entraînement de l'arbre central, et plus précisément sous la forme d'une sole tournante associée à un ensemble réducteur de vitesse, lui-même associé aux moyens d'entraînement de l'arbre central, ladite sole assurant ainsi à la fois la transmission de la rotation du moteur, et le support et de guidage de l'arbre central.
À la base de l'enceinte est prévu un capot cylindrique traversé par l'arbre central, et de préférence le capot est constitué d'une part d'un manchon cylindrique, et d'autre part d'un couvercle présentant un trou central au travers duquel passe l'arbre central.
Le dispositif comporte des moyens de ventilation de gaz pour créer un courant de gaz au niveau de la base à l'intérieur de l'enceinte. Pour les matières humides, le gaz est chauffé entre environ 150 et 400 . Le dispositif comporte avantageusement au moins deux galets uniformément répartis de manière angulaire autour de l'arbre central. Le nombre de galets peut être égal à trois, quatre, ou même dépasser quatre sur des gros broyeurs et atteindre cinq ou six. Au minimum, deux galets sont nécessaires pour assurer un ensemble équilibré.
Le dispositif comporte des socs de raclage, solidaires de la partie inférieure de l'arbre central par des bras, et destinés à racler le fond de l'enceinte.
Il est prévu un système de liaison entre pendules d'une part et l'arbre central d'autre part, sous la forme de bras disposés en étoile. Ce système de liaison est désigné étoile. Le dispositif comporte des moyens de lubrification au niveau des liaisons entre les pièces mobiles, et il est prévu des moyens de circulation d'air pour la protection de ces derniers.
La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention, et à partir des illustrations ci-jointes, dans lesquelles :
La figure 1 représente un schéma vu en coupe selon un plan vertical d'un broyeur pendulaire de l'art antérieur ;
La figure 2 montre une vue schématique en coupe selon un plan vertical du broyeur pendulaire de l'invention ;
La figure 3 montre une vue en coupe similaire à la figure 2 montrant l'ensemble du broyeur de l'invention, incluant la sole tournante, la base de l'enceinte, le capot cylindrique et les socs de raclage, et la circulation d'air. Dans la suite de la description le terme de « hauteur », les qualificatifs « supérieur », « inférieur », « haut », « bas », « tangentiel », « radial », « transversal » d'un élément du broyeur sont utilisés dans le cadre d'une installation normale de ce dernier, c'est-à-dire relatif à une notion verticale par rapport à un sol plat horizontal sur lequel serait posé le broyeur.
En regard de la figure 1 , on décrit ci-après un broyeur pendulaire selon l'art antérieur, comportant une enceinte cylindrique creuse 1 , d'axe longitudinal vertical X-X, comprenant une paroi cylindrique 2 et un fond horizontal 3, délimitant un volume inférieur de base 4.
Au dessus de la partie de base 4, la paroi cylindrique 2 de l'enceinte est pourvue d'une partie renforcée en forme d'anneau 5. Le fond 3 comporte une ouverture centrale 3A. Une colonne centrale creuse 6, coaxiale à l'axe X-X, est prévue dans l'enceinte, et dont la base 6A est fixée sur le fond 3, de manière étanche, au niveau de l'ouverture centrale 3A du fond. Le broyeur comporte en outre un arbre central vertical 7, coaxial à l'axe X- X, traversant la colonne 6, dépassant en partie haute de cette dernière, et dépassant vers le bas de l'ouverture centrale 3A du fond 3.
L'arbre central 7 est monté rotatif (flèche « f ») et à cette fin est :
- d'une part maintenu et guidé en rotation par l'intermédiaire d'une liaison pivot 8 entre la colonne 6 et l'arbre central 7 ;
- d'autre part entraîné en rotation par un moteur 9 par l'intermédiaire d'un réducteur 10 et d'un moyen d'accouplement flexible, de type connu en soi 1 1 , ces trois éléments (9, 10 et 1 1 ) étant situés hors de l'enceinte, en-dessous du fond 3. L'extrémité distale supérieure de l'arbre 7 est reliée au à deux bras radiaux 12 et 13, perpendiculaires à l'arbre 7, par l'intermédiaire d'une liaison rigide 7A qui supporte et maintient horizontaux les bras 12 et 13.
A L'extrémité distale libre des bras 12 et 13 sont montés articulés, par une liaison pivot respective 14 et 15, des tiges pendulaires verticales 16 et 17. A l'extrémité distale libre de chaque tige pendulaire (à l'opposé de chaque liaison pivot) est montée à en rotation une masse ou galet 18, 19, de forme générale cylindrique et apte à tourner sur lui-même (flèches « g » et « h »), selon l'axe vertical défini par leur tige pendulaire16, respectivement 17.
Chaque couple galet (18, 19) / tige pendulaire (16, 17), forme une sorte de pendule. L'ensemble formé par l'arbre central 7, les tiges pendulaires 16 et 17, les bras radiaux 12 et 13, et les galets 18, 19, forment ainsi une sorte de carrousel.
Un conduit d'alimentation 20, oblique vers le bas, débouche dans l'enceinte 2 en traversant la paroi cylindrique de cette dernière, au dessus de l'anneau 5. Le conduit 20 permet d'acheminer de la matière ou des matériaux bruts à traiter (flèche « i ») dans l'enceinte.
Lorsque l'arbre 7 est entraîné en rotation (flèche « f »), les galets 18 et 19, soumis à la force centrifuge, compriment la matière 21 comprise entre l'anneau 5 et ces derniers.
On comprend que le broyeur peut comporter plus de deux pendules (chaque pendule comporte une tige pendulaire et galet associé), uniformément répartis de manière angulaire autour de l'arbre. Les bras radiaux 12 et 13 (entre l'arbre 7 et les tiges pendulaires 16, 17) forment une sorte d'étoile à autant de branches que de galets.
Une jupe 22 recouvre la colonne centrale 6 et entoure celle-ci.
La jupe comporte :
- une partie supérieure cylindrique 22A fermée en partie supérieure par un disque 22B (au dessus de la colonne 6). Le disque est traversé par et associé autour de l'arbre central 7 ;
- une partie inférieure conique 22C évasée vers le bas (proche du fond 3).
La jupe 22 est solidaire de l'arbre 7 au niveau du disque supérieur 22B, et est entraînée en rotation par ce dernier (flèche « j »).
A la base évasée 22B de la jupe, donc dans la partie basse 4 de l'enceinte (proche du fond 3), sont fixés des socs 23 et 24, faits par exemple chacun d'une plaque de forme générale carrée, à surface concave, disposée de manière inclinée.
Les socs sont destinés à racler (par leur côté inférieur) la matière qui s'est déposée sur le fond 3 du broyeur. Les socs 23 et 24 sont destinés à alimenter le lit de matière sur le fond. Par ailleurs, il est prévu un système de ventilation soufflant un courant de gaz à la base du broyeur, par l'intermédiaire d'un conduit 25 débouchant dans la partie basse 4 de l'enceinte. Afin de sécher la matière brute, dans le cas où elle est humide, qui alimente le broyeur, le flux de gaz est chauffé à une température de l'ordre de 150-400 Ό. Le courant de gaz-(flèche « k ») provoque la mise en suspension des particules de matière plus fines, après broyage par les galets et l'évacuation (flèche « I ») de ces particules par le haut du broyeur. Les particules fines sont alors traitées en aval par un système dénommé séparateur permettant de trier par granulométrie. Le séparateur est du type connu et n'est pas représenté pour des raisons de clarté. Le produit fini conforme à la granulométrie est évacué vers l'extérieur, tandis que les particules refusées, comme étant en dehors des critères de tailles souhaitées, retombent par gravité à la base du broyeur, pour alimenter le lit de matière et être de nouveau broyées ou sont extraites de la chambre de broyage par un moyen de manutention.
Enfin, des moyens de lubrification sont prévus au niveau des articulations et entraînements des pièces mobiles, et ce de manière connue.
Ainsi, le broyeur comporte les moyens de lubrification suivants, qui ne sont pas représentés pour des raisons de clarté, et qui sont connus en eux-mêmes :
- La liaison pivot respectivement 14 et 15, entre les tiges pendulaires respectives 16 et 17, et les bras radiaux 12 et 13, est associée à système de joint, qui est soit un joint en un matériau déformable souple et élastique, soit par un dispositif mécanique nécessitant une lubrification ; tout joint connu pourra être utilisé.
- La liaison entre chaque tige pendulaire 16 et 17, et le galet correspondant 18, 19, pour permettre à ces derniers de tourner sur eux-mêmes, est également pourvue de moyens de lubrification connus en eux mêmes, à barbotage dans un bain d'huile.
- La liaison entre la colonne centrale 6, fixe, et l'arbre tournant 7, est également équipée de moyens de lubrification, du type connu à circulation d'huile. Les systèmes de lubrification sont protégés de l'environnement poussiéreux et donc abrasif à l'intérieur de l'enceinte du broyeur, soit par un élément d'étanchéité mécanique, soit de manière préférée par un système d'injection d'air entre la tige pendulaire et le galet correspondant, et entre la colonne et l'arbre.
Cette configuration connue décrite ci-dessus présente les inconvénients mentionnés précédemment.
L'invention y remédie en proposant un broyeur décrit ci-après en regard des figures 2 à 3.
Sur la figure 2, le broyeur de l'invention est montré de manière schématique, à l'instar de la représentation schématique de la figure 1 . Pour commodité, les éléments ou organes identiques ou similaires à ceux de la figure 1 , portent les mêmes références numériques.
Ainsi, on retrouve sur la figure 2 : l'enceinte 2 cylindrique, le fond 3, l'arbre central tournant 7, le moteur 9, les deux bras radiaux 12 et 13, les deux tiges pendulaires 16 et 17, les deux galets 18 et 19, la partie annulaire de compression 5 dans la partie inférieure 4 de l'enceinte, le conduit d'alimentation 20 en matériau à traiter, le conduit 25 de ventilation d'air, les deux racleurs 23 et 24, la liaison 7A entre l'extrémité distale de l'arbre 7 et les deux bras pendulaires 12 et 13.
Le broyeur de l'invention selon la figure 2, se distingue notamment de celui de l'art antérieur (figure 1 ), par l'entraînement en rotation et le maintien de l'arbre 7. D'autres différences apparaîtront de la description qui suit. On relève notamment l'absence de la jupe 22 d'une part, et de la colonne centrale 6 du broyeur d'autre part, par rapport au broyeur de l'art antérieur. L'arbre 7 est, selon invention, d'une part maintenu vertical, et d'autre part entraîné en rotation sur lui-même (flèche « f »), par des moyens spécifiques comprenant une sole tournante 26 extérieure à l'enceinte, associée à et disposée dans un ensemble réducteur de vitesse 10A, lui- même relié au moteur 9. La sole tournante 26 est montée en rotation dans un pivot fixe 26A, disposé dans le réducteur 10A, dont la longueur dépend de la taille des broyeurs. Le réducteur, dimensionné pour supporter l'ensemble en rotation, est lui-même fixé sur un support extérieur rigide, par exemple noyé dans la masse d'un massif de génie civil prévu à cet effet.
La sole 26 assure ainsi à la fois la transmission de la rotation du moteur, et le support et de guidage de l'arbre 7.
Entre le réducteur 10A et le fond 3 de l'enceinte, l'arbre est associé à un accouplement rigide 27 dont le rôle est de transmettre le couple de la motorisation en filtrant les vibrations.
Le fond 3 de l'enceinte est ouvert dans sa partie centrale, sur une partie de diamètre entre 50 et 100 cm environ, qui dépend de la taille des broyeurs suffisant pour assurer le passage de l'air à vitesse faible autour de l'arbre 7 (le diamètre de l'ouverture est supérieur de quelques centimètres au diamètre de l'arbre 7). L'ouverture centrale 29 est associée à un capot cylindrique, traversé par l'arbre 7. Le capot est constitué d'une part d'un manchon cylindrique 28 fixe, et d'autre part d'un couvercle tournant 29 présentant un trou central au travers duquel passe l'arbre 7 de manière étanche. Le couvercle 29 est solidaire de l'arbre 7.
Du fait de l'absence de la jupe 22, les racleurs 23 et 24 sont reliés de manière rigide à l'arbre 7 par des bras radiaux 30 et 31 .
Le réducteur ainsi que l'ensemble en rotation sont alignés au montage (par exemple par des outils d'alignement connus) pour assurer une bonne concentricité entre les éléments tournants et les parties fixes suivants :
- Les galets 18-19 et l'anneau 5.
- Le manchon cylindrique 28 et le capot 29
- Les socs 23-24 et le fond 3
Ainsi, les moyens de support et de maintien de l'arbre sont situés en dehors de l'environnement interne de l'enceinte qui est poussiéreux et donc abrasif.
De ce fait :
Il n'est pas nécessaire de prévoir des moyens de protection contre les poussières, du système de maintien et d'entraînement de l'arbre.
La maintenance des moyens d'entraînement s'en trouve facilitée, et permet donc de réduire le temps d'intervention, et donc le temps d'immobilisation du broyeur avec les économies qui en résultent.
Le broyeur peut être utilisé en mode dit « direct » pour des combustibles solides (charbon, coke de pétrole, biomasse etc.), dans lequel le combustible broyé est injecté sous pression, évacué de l'enceinte par la ventilation, et acheminé directement dans les moyens de combustion, du type tuyère, brûleur, etc.
Il n'est nécessaire de ne prévoir qu'un seul circuit d'air propre, pour la protection des moyens de lubrification. Ce circuit d'air propre est acheminé par un labyrinthe cheminant via une nourrice annulaire située sous le fond 3 et alimentant l'arbre central 7 (arbre creux). Le labyrinthe chemine dans l'arbre central 7 vers les bras 12-13 puis les pivots 14-15 jusqu'aux les tiges pendulaires 16-17 pour assurer l'étanchéité (à l'environnement poussiéreux de l'enceinte) par un principe de joint d'air du pivot situé entre les tiges pendulaires 16-17 et leur galet 18-19.
On décrit ci-après la figure 3 qui montre une variante préférée de réalisation du broyeur de l'invention, en coupe selon un plan vertical, où les éléments identiques ou similaires à ceux de la figure 2, portent les mêmes références.
Le réducteur 10B comporte d'une part un pivot vertical 26A dans lequel est montée à rotation la sole tournante 26, et d'autre part un entraînement en rotation, par exemple à pignon conique 32 dont un pignon 32A, qui dépend du réducteur utilisé, est relié au moteur non représenté et connu en lui-même.
On décrit ci-après plus particulièrement les moyens de circulation d'air, constitués de deux circuits, à savoir :
- un premier circuit d'air, dit de protection, destiné à protéger les moyens de lubrification internes des pendules ;
- un second circuit d'air, dit de guidage, réalisant un joint d'air destiné à empêcher que les matières broyées s'échappent en dehors du broyeur.
Les premier et second circuits d'air sont respectivement reliés en amont à une source d'air propre, qui peut être commune, non représentée et connue en elle-même. A cette fin, sous le fond 3 du broyeur, sont prévus des chambres et conduits de circulation d'air, décrit ci-après.
Le premier circuit de guidage comporte une chambre annulaire 33, disposée au-dessus du système d'accouplement rigide 27, de manière colinéaire à l'arbre central 7, et située à la base de celui-ci. La chambre 33 comporte une entrée ou ouverture 33A, reliée à une source d'air propre. L'air pénètre dans la chambre annulaire 33, symbolisé par la flèche "m". La base de l'arbre central creux 7 est pourvue d'une ou plusieurs d'ouvertures 34 par lesquelles l'air de la chambre 33 (flèches « n » et « o ») pénètre à l'intérieur de l'arbre central pour s'élever à l'intérieur de celui-ci (flèche « p »). L'air qui circule ainsi dans ce premier circuit assure la protection des moyens de lubrification interne.
Le second circuit de guidage comporte une chambre annulaire 35, disposée juste au-dessus de la chambre annulaire 33 du premier circuit d'air de protection, et de manière colinéaire à l'arbre central 7. La chambre 35 est située à la base de l'arbre. La chambre 35 comporte une entrée ou ouverture 35A, reliée à une source d'air propre.
L'air pénètre dans la chambre annulaire 35, symbolisé par la flèche « k », puis est évacué (flèches "K1 " et "K2") par l'ouverture centrale 300 à la base du fond 3, pour pénétrer dans l'espace annulaire délimité par la paroi annulaire 28 (solidaire du fond 3) et le couvercle 29 (solidaire de l'arbre central tournant). L'air est ensuite évacué (flèches k2, k3, K4 et k5) par l'intervalle entre la paroi 28 et le couvercle 29. Le second circuit d'air assure ainsi l'étanchéité entre le manchon cylindrique 28 et le couvercle 29, réalisant un joint d'air, empêchant les particules se trouvant dans le fond du broyeur de quitter l'enceinte du broyeur entre la paroi annulaire fixe 28 et le couvercle tournant 29.

Claims

REVENDICATIONS
modifiées suite rapport de recherche 1 . Broyeur pendulaire à compression, permettant de réduire en poudre fine des matières minérales, du type comprenant :
- une enceinte cylindrique pourvue d'une base (fond) horizontale ;
- un élément en forme d'anneau, concentrique à l'enceinte et à l'intérieur de celle-ci ;
- un arbre central tournant ;
- au moins deux galets montés rotatifs chacun sur une tige pendulaire, une tige et le galet associé formant un pendule ;
- des moyens de liaison pivot entre les pendules et l'arbre, pour permettre la rotation des galets autour de l'arbre d'une part et sur eux-mêmes d'autre part, de façon à permettre l'écrasement des matières situées entre les galets et la paroi intérieure de l'anneau ;
- des moyens de support et de maintien de l'arbre ;
- des moyens d'entraînement en rotation de l'arbre,
les moyens de support et de maintien de l'arbre étant extérieurs à l'enceinte,
caractérisé en ce que les moyens de support et de maintien de l'arbre central sont d'une part indépendants de l'enceinte, et d'autre part incluent des moyens d'entraînement de l'arbre central, sous la forme d'une sole tournante associée à un ensemble réducteur de vitesse, lui-même associé aux moyens d'entraînement de l'arbre central, ladite sole assurant à la fois la transmission de la rotation du moteur, et le support et de guidage de l'arbre central, ladite sole étant montée en rotation dans un pivot fixe disposé dans le réducteur qui est lui-même fixé sur un support extérieur rigide prévu à cet effet.
2. Broyeur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, à la base de l'enceinte, est prévu un capot cylindrique traversé par l'arbre central, le capot étant constitué d'une part d'un manchon cylindrique, et d'autre part d'un couvercle présentant un trou central au travers duquel passe l'arbre central.
3. Broyeur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de ventilation de gaz pour créer un courant de gaz au niveau de la base à l'intérieur de l'enceinte.
4. Broyeur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux galets uniformément répartis de manière angulaire autour de l'arbre central.
5. Broyeur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des socs de raclage, solidaires de la partie inférieure de l'arbre central par des bras, et destinés à racler le fond de l'enceinte.
6. Broyeur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un système de liaison entre les tiges pendulaires d'une part et l'arbre d'autre part, sous la forme de bras disposés en étoile.
7. Broyeur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de lubrification au niveau des liaisons entre les pièces mobiles, et il est prévu des moyens de circulation d'air pour la protection de ces derniers.
8. Broyeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte :
- un premier circuit d'air, dit de protection, destiné à protéger les moyens de lubrification internes des pendules ;
- un second circuit d'air, dit de guidage, réalisant un joint d'air destiné à empêcher que les matières situées dans le fond du broyeur ne s'échappent en dehors du broyeur.
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