FR2567772A1

FR2567772A1 - MOISTURE MILLING APPARATUS

Info

Publication number: FR2567772A1
Application number: FR8411539A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-20
Filing date: 1984-07-20
Publication date: 1986-01-24
Also published as: EP0169140A2

Abstract

APPAREIL DE BROYAGE EN PHASE HUMIDE COMPORTANT, D'UNE PART, UN RECIPIENT 1 CONTENANT DES ELEMENTS DE BROYAGE ET TRAVERSE PAR UN COURANT D'UNE BOUILLIE DU PRODUIT A BROYER ET, D'AUTRE PART, UN AGITATEUR 5 DISPOSE A L'INTERIEUR DUDIT RECIPIENT ET DESTINE A METTRE LESDITS ELEMENTS DE BROYAGE EN MOUVEMENT. SELON L'INVENTION, CET APPAREIL DE BROYAGE EST CARACTERISE EN CE QUE LEDIT AGITATEUR 5 PRESENTE LA FORME D'UN CORPS DE REVOLUTION DONT LA PAROI EXTERIEURE 6 DELIMITE AVEC LA PAROI INTERIEURE 2 DUDIT RECIPIENT 1 UNE CHAMBRE DE BROYAGE ANNULAIRE PERIPHERIQUE 17 DONT LE VOLUME CROIT DANS LE SENS DE L'ECOULEMENT DE LADITE BOUILLIE.WET PHASE CRUSHING APPARATUS INCLUDING, ON THE ONE HAND, A CONTAINER 1 CONTAINING CRUSHING ELEMENTS AND THROUGH A CURRENT OF A SLURRY OF THE PRODUCT TO BE CRUSHED AND, ON THE OTHER HAND, AN AGITATOR 5 PROVIDED INSIDE THE SAID CONTAINER AND INTENDED TO PUT THE SAID CRUSHING ELEMENTS IN MOTION. ACCORDING TO THE INVENTION, THIS CRUSHING APPARATUS IS CHARACTERIZED IN THAT HIS AGITATOR 5 HAS THE SHAPE OF A REVOLUTION BODY WHOSE EXTERIOR WALL 6 BOUNDATES WITH THE INNER WALL 2 OF SAID CONTAINER 1 A PERIPHERAL ANNULAR CRUSHING CHAMBER 17 WHOSE VOLUME BELIEVES IN THE SENSE OF THE FLOW OF THE SAID BOIL.

Description

La présente invention concerne un appareil de broyage en phase humideThe present invention relates to a wet-phase grinding apparatus

comportant d'une part un récipient contenant des éléments de broyage, tels que des billes, et traversé par un courant d'une bouillie du produit à broyer et, d'autre part, un agitateur disposé à l'intérieur dudit récipient et destiné à mettre lesdits éléments de broyage en comprising on the one hand a container containing grinding elements, such as balls, and traversed by a stream of a slurry of the product to be ground and, on the other hand, an agitator disposed inside said container and intended for put said grinding elements into

un mouvement.a movement.

On connaît déjà, par exemple par le brevet DE-A-2 125 888, It is already known, for example from DE-A-2 125 888,

un tel appareil de broyage en phase humide. such a grinding apparatus in the wet phase.

Dependant, cet appareil de broyage connu est complexe, onéreux et son rendement n'est pas optimal. Aussi, dans le brevet FR-A-2 347 981, il est proposé de remédier aux inconvénients de l'appareil antérieur en compartimentant l'espace entre le récipient et l'agitateur en une pluralité de zones de broyage, dont le volume de chacune va en croissant dans le sens de l'écoulement de la bouillie et en adaptant le diamètre des pales de l'agitateur au diamètre de However, this known grinding apparatus is complex, expensive and its yield is not optimal. Also, in FR-A-2 347 981, it is proposed to overcome the disadvantages of the prior apparatus by compartmentalizing the space between the container and the agitator in a plurality of grinding zones, the volume of each of which is increasing in the direction of the flow of the slurry and adjusting the diameter of the blades of the agitator to the diameter of

chacune des zones de broyage.each of the grinding zones.

La conception de l'appareil du brevet FR-A-2 347 981 est basée sur les observations suivantes: - l'effet de broyage se produit lorsqu'une particule à broyer est écrasée entre deux billes qui se heurtent; - au fur et à mesure que se développe le processus de broyage, le nombre de particules à broyer, pour un volume donné, augmente alors que les dimensions desdites particules diminuent;le nombre de surfaces de contact entre billes et donc le nombre de billes, doit être proportionnel au nombre de particules à broyer et, par conséquent, proportionnel à l'augmentation du nombre de particules au fur et à mesure du déroulement du processus de broyage; The design of the apparatus of FR-A-2,347,981 is based on the following observations: the grinding effect occurs when a particle to be crushed is crushed between two balls that collide; as the grinding process develops, the number of particles to be grinded, for a given volume, increases while the dimensions of said particles decrease, the number of contact surfaces between balls and therefore the number of balls, must be proportional to the number of particles to be ground and, therefore, proportional to the increase in the number of particles as the grinding process progresses;

2 25677722 2567772

- la durée de broyage dans la phase initiale du processus est plus courte que dans les phases suivantes et à plus forte raison, que dans les phases terminales; - la zone de broyage doit contenir le maximum possible de billes, pour augmenter la probabilité de chocs; - le nombre de billes devant être proportionnel à tout moment au nombre de particules à broyer, ceci implique que le volume de la zone de broyage augmente au fur et à mesure que la quantité de particules à broyer devient plus grande; l'effet de broyage étant lié à l'énergie de choc de deux billes, et cette énergie liée elle-même à la somme de leurs énergies cinétiques, il importe qu'à une diminution du diamètre de ces billes corresponde une augmentation de leur vitesse, ce qui implique une augmentation du diamètre des pales de l'agitateur au fur et à mesure de l'avancement du - the grinding time in the initial phase of the process is shorter than in the following phases and even more so than in the terminal phases; the grinding zone must contain the maximum possible of balls, to increase the probability of shocks; - The number of beads to be proportional at any time to the number of particles to grind, this implies that the volume of the grinding zone increases as the amount of particles to grind becomes larger; the grinding effect being related to the impact energy of two balls, and this energy itself linked to the sum of their kinetic energies, it is important that a decrease in the diameter of these balls corresponds to an increase in their speed , which implies an increase in the diameter of the blades of the stirrer as and when the

processus de broyage.grinding process.

A volume utile équivalent, et pour des produits identiques, un appareil respectant les constatations précédentes a un A similar useful volume, and for identical products, an apparatus respecting the above findings has a

rendement environ double de celui des appareils antérieurs. yield about double that of previous devices.

Cependant, l'appareil conforme au document FR-A-2 347 981 présente encore de graves inconvénients, à savoir: - complexité des pièces d'usure en mouvement (notamment de l'agitateur); - prix de revient élevé; - et, surtout, difficultés de refroidissement, faute de surface d'échanges thermiques suffisante par rapport à la quantité de travail que l'on peut déployer. Ceci limite les dimensions, comme les performances, dudit appareil qui ne peut donner toutes ses possibilités, l'échauffement inéluctable du produit en cours de broyage interdisant l'exploitation à pleine puissance de l'appareil broyant. Il en résulte de plus que les produits plastiques qui ne tolèrent pas des températures excèdant 35 à 40 C, ne sont pas susceptibles d'être efficacement traités par de tels appareils. La présente invention a pour objet de définir un appareil palliant ces différents inconvénients, tout en permettant de respecter les lois résultant des observations mentionnées However, the apparatus according to document FR-A-2,347,981 still has serious drawbacks, namely: complexity of wear parts in motion (in particular of the stirrer); - high cost price; - And, above all, cooling problems, lack of sufficient heat exchange surface compared to the amount of work that can be deployed. This limits the dimensions, such as performance, of the apparatus which can not give all its possibilities, the inevitable heating of the product being grinded prohibiting the full operation of the grinding apparatus. It further results that plastic products that do not tolerate temperatures exceeding 35 to 40 C, are not likely to be effectively treated by such devices. The object of the present invention is to define an apparatus that overcomes these various disadvantages, while at the same time making it possible to respect the laws resulting from the mentioned observations.

ci-dessus.above.

Bien plus, les formes de sa chambre de travail; entièrement originales, traduisent encore bien plus rigoureusement dans Even more, the forms of his working room; entirely original, translate even more rigorously into

leur architecture les lois citées plus haut et l'augmenta- their architecture the laws cited above and the increase

tion considérable pour un volume donné de la surface considerable contribution to a given volume of surface

d'échange thermique autorise notamment une forte augmenta- In particular, heat exchange allows a large increase

tion dans un même temps du travail fourni, entrainant de ce fait un rendement supérieur et la possibilité de traiter at the same time of the work provided, resulting in a higher output and the possibility of

tout produit, même de haute sensibilité à la chaleur. any product, even of high sensitivity to heat.

Quant aux coûts de fabrication de l'appareil selon l'invention, ils sont sensiblement abaissés, l'ensemble des pièces d'usure, par la simplicité de leurs formes, As for the manufacturing costs of the apparatus according to the invention, they are substantially lowered, the set of wear parts, by the simplicity of their shapes,

autorisant un très large recours à la fonderie. allowing a very large use of the foundry.

A ces fins, selon l'invention, l'appareil de broyage en phase humide comportant, d'une part, un récipient contenant For these purposes, according to the invention, the wet-phase grinding apparatus comprising, on the one hand, a container containing

4 25677724 2567772

des éléments de broyage et traversé par un courant d'une bouillie du produit à broyer, et, d'autre part, un agitateur disposé à l'intérieur dudit récipient et destiné à mettre lesdits éléments de broyage en mouvement, est remarquable en ce que ledit agitateur présente la forme d'un corps de révolution dont la paroi extérieure délimite avec la paroi intérieure dudit récipient une chambre de broyage annulaire grinding elements and traversed by a current of a slurry of the product to be grinded, and, secondly, an agitator disposed inside said container and intended to put said grinding elements in motion, is remarkable in that said agitator has the shape of a body of revolution whose outer wall delimits with the inner wall of said container an annular grinding chamber

périphérique dont le volume croit dans le sens de l'écoule- peripheral whose volume increases in the direction of

ment de ladite bouillie.of said slurry.

Ainsi, selon l'invention, l'agitateur est constitué d'un corps de révolution pouvant présenter une grande surface en regard du récipient, au lieu d'être un simple arbre pourvu Thus, according to the invention, the agitator consists of a body of revolution that may have a large surface facing the container, instead of being a simple tree provided

d'ailettes ou de pales comme dans la technique antérieure. fins or blades as in the prior art.

Par suite, dans l'appareil selon l'invention l'agitateur présente une grande surface d'échange thermique permettant l'élimination de la chaleur engendrée pendant le broyage. Le As a result, in the apparatus according to the invention the stirrer has a large heat exchange area for the removal of heat generated during grinding. The

rendement de l'appareil est donc amélioré. performance of the device is improved.

Par ailleurs, du fait de la conception de l'agitateur en corps de révolution, il est de plus possible de prévoir un système de refroidissement, associé audit agitateur, ce qui améliore encore les performances. En effet, l'agitateur peut être réalisé sous la forme d'un corps creux, qui est traversé par un courant de fluide de refroidissement passant à travers les arbres servant au montage dudit agitateur par Furthermore, because of the design of the stirrer in the body of revolution, it is also possible to provide a cooling system associated with said stirrer, which further improves performance. Indeed, the stirrer can be made in the form of a hollow body, which is traversed by a stream of cooling fluid passing through the shafts used to mount said stirrer by

rapport audit récipient.report to said container.

Afin d'être aussi efficace que possible, il est avantageux que ledit courant de fluide de refroidissement soit de sens opposé à celui de ladite bouillie; ainsi, la partie la plus chaude de l'appareil est parcourue par un fluide de In order to be as efficient as possible, it is advantageous for said cooling fluid stream to be in the opposite direction to that of said slurry; thus, the hottest part of the apparatus is traversed by a fluid of

refroidissement non encore réchauffé. cooling not yet warmed up.

25677722567772

De préférence, on prévoit également un système de refroidis- Preferably, a cooling system is also provided.

sement pour ledit récipient.for said container.

Afin d'améliorer autant que possible la mise en mouvement des éléments de broyage, la périphérie de l'agitateur porte des éléments d'agitation faisant saillie dans ladite chambre de broyage. Il est avantageux que la périphérie du récipient porte alors des éléments de freinage du mouvement des éléments de broyage, faisant également saillie dans ladite chambre de broyage et disposés entre lesdits éléments In order to improve as much as possible the setting in motion of the grinding elements, the periphery of the agitator carries agitating elements protruding into said grinding chamber. It is advantageous that the periphery of the container then carries braking elements of the movement of the grinding elements, also projecting into said grinding chamber and arranged between said elements.

d'agitation liés à l'agitateur.agitation related to the agitator.

Si l'on part de l'hypothèse minimale que chaque particule à broyer passant par un point de contact entre deux éléments de broyage donne naissance à deux particules, il est avantageux que l'accroissement du nombre de ces points de contact, dans le sens de l'écoulement de ladite bouillie, croisse au moins comme environ une progression géométrique de raison 2. Il faut donc que l'augmentation du volume de la chambre de broyage, dans le sens de l'écoulement de ladite bouillie, permette une telle augmentation du nombre des points de contact. Bien entendu, l'augmentation réelle du volume de ladite chambre de broyage sera fonction du fait que lesdites billes peuvent être toutes identiques ou bien être de plus en plus petites au fur et à mesure que le volume de la chambre de broyage s'accroît, compte tenu de ce que la totalité du volume de cette chambre de broyage est If we start from the minimal hypothesis that each particle to be grinded passing through a point of contact between two grinding elements gives rise to two particles, it is advantageous that the increase in the number of these points of contact, in the sense of of the flow of said slurry, grow at least about a geometric progression of reason 2. It is therefore necessary that the increase in the volume of the grinding chamber, in the direction of flow of said slurry, allow such an increase number of contact points. Of course, the actual increase in the volume of said grinding chamber will depend on whether said beads may all be identical or may be smaller and smaller as the volume of the grinding chamber increases, considering that the entire volume of this grinding chamber is

remplie de billes de broyage.filled with grinding balls.

Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, la paroi intérieure du récipient et la paroi extérieure de In a particularly advantageous embodiment, the inner wall of the container and the outer wall of

l'agitateur sont des surfaces coniques coaxiales, conver- the agitator are coaxial conical surfaces, conver-

geant dans le même sens.giant in the same direction.

6 25677726 2567772

La figure unique du dessin annexé fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur cette figure, on a représenté en coupe axiale schématique un mode de The single figure of the appended drawing will make it clear how the invention can be realized. In this figure, a diagrammatic axial section is shown

réalisation de l'appareil selon l'invention. embodiment of the apparatus according to the invention.

L'appareil selon l'invention, montré schématiquement sur cette figure unique comporte un stator 1 constitué par une enveloppe tronconique 2 d'axe X-X, obturée à ses extrémités The apparatus according to the invention, shown schematically in this single figure comprises a stator 1 consisting of a frustoconical envelope 2 of axis X-X, closed at its ends.

par des flasques 3 et 4, respectivement. by flanges 3 and 4, respectively.

A l'intérieur du stator 1 est disposé un rotor 5, constitué par une enveloppe tronconique 6, obturée à ses extrémités par des flasques 7 et 8, respectivement. Le rotor 5 est coaxial au stator 1 et est monté rotatif par rapport à celui-ci par l'intermédiaire d'arbres 9 et 10, par exemple solidaires de flasques 7 et 8 respectivement. Les arbres 9 et 10 traversent des garnitures de palier 11 et 12, étanches Inside the stator 1 is disposed a rotor 5, constituted by a frustoconical envelope 6, closed at its ends by flanges 7 and 8, respectively. The rotor 5 is coaxial with the stator 1 and is rotatably mounted relative thereto via shafts 9 and 10, for example integral with flanges 7 and 8 respectively. The shafts 9 and 10 pass through bearing linings 11 and 12, sealed

sous pression.under pressure.

Le stator 1 comporte une entrée 13 et une sortie 14 pour la bouillie du produit à broyer, ainsi qu'une entrée 15 et une sortie 16 pour les billes de broyage (non représentées sur The stator 1 comprises an inlet 13 and an outlet 14 for the slurry of the product to be ground, as well as an inlet 15 and an outlet 16 for the grinding balls (not shown on FIG.

le dessin à des fins de clarté).drawing for the sake of clarity).

Les enveloppes tronconiques 2 et 6 convergent dans le même sens et elles délimitent entre elles un volume 17 en forme de couronne tronconique constituant la chambre de broyage The frustoconical envelopes 2 and 6 converge in the same direction and they delimit between them a volume 17 in the form of a frustoconical crown constituting the grinding chamber

contenant les billes.containing the balls.

Les arbres 9 et 10 sont creux, de sorte qu'ils peuvent servir à faire circuler à l'intérieur de l'enveloppe 6 du rotor 5 un fluide de refroidissement, par exemple de l'eau The shafts 9 and 10 are hollow, so that they can be used to circulate inside the casing 6 of the rotor 5 a cooling fluid, for example water

7 25677727 2567772

de l'arbre 9 vers l'arbre 10.from the shaft 9 to the shaft 10.

De même, l'enveloppe 2 du stator 1 est prévue à double paroi pourvue d'un réseau de canaux 18 pour la circulation d'un Similarly, the casing 2 of the stator 1 is provided with double wall provided with a network of channels 18 for the circulation of a

fluide de refroidissement.cooling fluid.

On constate ainsi que, pour un volume donné, la surface d'échange thermique est optimale et que les parois de chacune des parois tronconiques 2 et 6, refroidies par une circulation d'eau, jouent au maximum leur r8le d'échangeur It can thus be seen that, for a given volume, the heat exchange surface is optimal and that the walls of each of the frustoconical walls 2 and 6, cooled by a circulation of water, play at most their role of exchanger

de chaleur.heat.

O10 Les angles au sommet de chacune des parois thermiques 2 et 6 sont choisies pour que la variation du volume de la couronne tronconique 17 constituant la chambre de travail croisse dans le sens de l'écoulement de la bouillie entre l'entrée 13 et la sortie 14. On peut bien entendu régler lesdits angles au sommet pour que cette augmentation du volume de la couronne The angles at the apex of each of the thermal walls 2 and 6 are chosen so that the variation in the volume of the frustoconical crown 17 constituting the working chamber increases in the direction of flow of the slurry between the inlet 13 and the outlet 14. It is of course possible to adjust said angles at the top so that this increase in the volume of the crown

tronconique 17 suive toute loi désirée. frustoconical 17 follows any desired law.

La surface extérieure de l'enveloppe 6 du rotor 5 porte une vis d'arehimède dont les spires 19 sont disposées de telle manière que chacune d'elles se trouve à chaque fois dans le créneau défini par deux spires consécutives 20 de la paroi intérieure du stator 1 qui porte également une vis The outer surface of the envelope 6 of the rotor 5 carries a ishimède screw whose turns 19 are arranged in such a way that each of them is each time in the slot defined by two consecutive turns 20 of the inner wall of the stator 1 which also carries a screw

d'archimède de pas identique.archimedes of identical pitch.

Entre les spires 19 du rotor 5 et celles 20 du stator 1 existe, dans la chambre de broyage 17, un espace qui permet sous l'action inverse des deux vis d'archimèdes un jeu adéquat des billes au sein du produit emplissant ladite Between the turns 19 of the rotor 5 and those 20 of the stator 1 exists, in the grinding chamber 17, a space which allows under the opposite action of the two archimedes screws adequate clearance of the balls within the product filling said

chambre de broyage.grinding chamber.

8 25677728 2567772

Bien entendu, l'ensemble des spires 19 et 20 est sujet à de nombreuses variantes, permettant d'obtenir l'action de broyage recherchée pour lesdites billes. Par exemple, les éléments actifs pour l'agitation fournie par le rotor 5 peuvent se présenter sous forme de spires discontinues, de pas égal mais de sens contraire, alternées sur la surface externe du rotor. Dans ce cas et réciproquement, la surface interne du stator porte-des spires de même pas, situées dans Of course, all of the turns 19 and 20 is subject to many variants, to obtain the desired grinding action for said beads. For example, the active elements for the agitation provided by the rotor 5 may be in the form of discontinuous turns, of equal pitch but in opposite directions, alternating on the outer surface of the rotor. In this case and vice versa, the internal surface of the stator carries coils of the same pitch, located in

les espaces délimités par les spires du stator. the spaces delimited by the turns of the stator.

Pour éviter la création de zones mortes entre les flasques 3 et 7 d'une part et 4 et 8 d'autre part, les flasques 7 et 8 du rotor 5 portent des ailettes de brassage 21 et 22, respectivement. A l'appareil représenté sur la figure sont associés un moteur pour l'entrainement du rotor 5, ainsi que des pompes pour la circulation de la bouillie de produit à broyer et des fluides de refroidissement. Le moteur et ces pompes ne To avoid the creation of dead zones between the flanges 3 and 7 on the one hand and 4 and 8 on the other hand, the flanges 7 and 8 of the rotor 5 carry stirring fins 21 and 22, respectively. To the apparatus shown in the figure are associated a motor for driving the rotor 5, as well as pumps for the circulation of the product slurry to be milled and cooling fluids. The engine and these pumps

sont pas représentés sur la figure. are not shown in the figure.

9 25677729 2567772

Claims

1 - Wet-phase grinding apparatus comprising, on the one hand, a container (1) containing grinding elements and traversed by a stream of a slurry of the product to be grinded and, on the other hand, a stirrer (5) arranged inside said container and intended to put said grinding elements in motion, characterized in that said agitator (5) has the shape of a body of revolution whose outer wall (6) delimits with the inner wall (2 ) of said container (1) a peripheral annular grinding chamber (17) whose volume increases in the direction of flow of said slurry. 2 - grinding apparatus according to claim 1, characterized in that a cooling system is

associated with said agitator (5).

3 - grinding apparatus according to claim 2, characterized in that said agitator (5) is hollow and is traversed by a stream of cooling fluid passing through the shafts (11,12) for mounting said

agitator (5) with respect to said container (1).

4 - grinding apparatus according to claim 3,

characterized in that said cooling fluid stream

is in the opposite direction to that of said slurry.

Grinding apparatus according to any one of

Claims 1 to 4,

2567772

characterized in that a cooling system is

associated with said container (1).

6 - grinding apparatus according to any one of

Claims 1 to 5,

characterized in that the periphery of the agitator (5) carries stirring elements (19) projecting into said

grinding chamber (17).

7 - grinding apparatus according to claim 6, characterized in that the periphery of the container (1) carries braking elements (20) projecting into said grinding chamber (17) and arranged between the elements

agitator (19) connected to the stirrer.

8 - Grinding apparatus according to any one of

Claims 1 to 7, wherein the entire chamber

grinding mill (17) is filled with ball-shaped grinding elements, characterized in that the increase in the volume of the grinding chamber (17) is such that the number of the points of contact between the balls increases, in the direction of the flow of said slurry, at least as about a progression

Geometric reason 2.

9 - Grinding apparatus according to any one of

Claims 1 to 8,

characterized in that the inner wall (2) of the container (1) and the outer wall (6) of the stirrer (5) are

conical coaxial surfaces, converging in the same direction.

Grinding apparatus according to any one of

Claims 1 to 9,

1 to 2567772 characterized in that stirring elements (21,22) are carried by the ends of the stirrer (5) opposite the

ends of said container (1).