FR2610217A1 - Concasseur rotatif a aubes de projection autoprotegees - Google Patents

Abstract

LE ROTOR DU CONCASSEUR COMPORTE TROIS AUBES 20, 21 QUI, SAUF SUR LES ARETES DE PROJECTION 22 SONT PROTEGEES CONTRE L'USURE PAR LEUR FORME CREUSE QUI RETIENT UNE COUCHE DE PIERRES PROTECTRICE. CES AUBES CONSTITUENT EN MEME TEMPS LA PAROI PERIPHERIQUE DU ROTOR ET SONT RADIALEMENT EN RETRAIT PAR RAPPORT AUX ARETES DE PROJECTION POUR LIMITER LEUR USURE. L'INVENTION S'APPLIQUE AU CONCASSAGE DES PIERRES.

Description

1-_ La présente invention concerne le concassage de pierres, en vue d'en

obtenir des fragments. Elle s'applique plus particulièrement au concassage de pierres dures ou abrasives, telles que celles dont les fragments sont parfois utilisées pour la construction de routes. Le problème essentiel posé pour la réalisation d'un concasseur adapté à cette fin est celui de sa résistance à l'usure par les pierres et fragments. Pour résoudre ce problème des concasseurs connus comportent les éléments suivants qui sont communs, au moins quant à certaines de leurs fonctions, à ces concasseurs et à celui selon la présente invention: - un rotor de projection muni de moyens pour le guider et l'entraîner à grande vitesse autour d'un axe de rotation vertical, le sens de sa rotation et le sens opposé constituant des sens circonférentiellement avant et arrière, respectivement, ce rotor comportant lui-même: - un plancher, - un plafond disposé au-dessus de ce plancher et percé d'une ouverture d'alimentation centrale pour permettre de faire descendre en continu lesdites pierres dans l'intérieur du rotor selon ledit axe de rotation de manière à permettre ensuite à ces pierres de se déplacer horizontalement à l'intérieur du rotor entre ce plancher et ce plafond, - et des parois s'élevant de ce plancher à ce plafond et solidarisant ce plancher à ce plafond, - certaines de ces parois constituant des parois périphériques du rotor, - certaines de ces parois constituant des aubes de projection dont chacune s'étend horizontalement selon sa longueur, une zone de réception étant formée sur une partie de cette longueur relativement proche dudit axe de rotation pour recevoir les pierres qui descendent à travers ledit plafond par ladite ouverture centrale d'alimentation, cette aube se continuant vers l'avant jusqu'à une arête de projection qui en constitue une extrémité longitudinalement avant relativement éloignée de cet axe, de manière qu'une pierre reçue sur ladite zone de réception soit entrainée en rotation par cette aube et soumise alors à la force centrifuge, et qu'elle progresse sous l'action de cette force le long de - 2 - cette aube tout en en recevant une poussée qui accroit progressivement sa vitesse circonférentielle jusqu'à ce qu'elle atteigne ladite arête de projection,

- la paroi périphérique du rotor étant interrompue pour former une ouver-

ture de sortie dans un secteur angulaire s'étendant circonférentiellement en avant de l'arête de projection de chaque aube à partir de cette arête, de manière que les pierres ayant progressé Jusqu'à cette arête de projection soient projetées tangentiellement à grande vitesse vers l'extérieur du rotor à partir de cette arête à travers cette ouverture de sortie, - chaque dite aube de projection présentant en plan une forme creuse d'autoprotection, forme selon laquelle l'aube s'étend, longitudinalement

vers l'arrière à partir de sa dite arête de projection, circonférentiel-

lement en arrière de la ligne de talus naturel qui est définie par cette arête, les lignes de talus naturel étant les lignes d'équilibre des talus d'accumulation que lesdites pierres peuvent former spontanément sous l'action de ladite force centrifuge en amont d'un obstacle qui s'oppose d'abord à leur écoulement, la position d'une telle ligne étant définie par celle du seuil d'écoulement formé par cet obstacle, de manière que les pierres qui arrivent les premières sur cette aube soient retenues dans le creux de celle-ci Jusqu'à ce qu'elles forment une couche de protection dont la surface suit ladite ligne de talus naturel, cette couche protégeant alors l'aube, sauf l'arête de projection qui constitue le seuil d'écoulement, contre toute usure par les pierres qui arrivent ensuite, l'arête de projection étant formée par au moins une pièce de haute dureté et/ou amovible pour ralentir son usure et/ou permettre son remplacement facile après usure, - ce concasseur comportant encore une structure externe de réception constituant des surfaces de choc dures autour dudit rotor de projection pour recevoir les pierres projetées par le rotor et les casser par choc,

- et des moyens de sortie pour les fragments des pierres ainsi cassées.

De tels concasseurs connus sont par exemple décrits par les docu-

ments de brevets US-A-3.174.697 (Bridgewater) et 3.970.257 (Mac

Donald), ce dernier correpondant au document FR-A 2.201.928 (même nom).

- 3 - Le rotor est classiquement formé de t8les épaisses d'acier dur découpées et soudées. Il est de préférence équilibré en rotation pour minimiser les efforts appliqués auxdits moyens pour le guider. Ces moyens sont des paliers disposés autour d'un arbre à l'abri des pierres sous le plancher du rotor. Quant à l'arête de projection, elle est classiquement constituée par deux barreaux verticaux de carbure de tungstène surperposées et enchassées dans des supports d'acier qui sont boulonnés sur le tronçon

avant de l'aube de projection.

Ladite ligne de talus naturel est approximativement une spirale logarithmique autour de l'axe de rotation, c'est-à-dire une courbe dont la tangente fait en tous points un même angle avec le plan radial passant par cet axe et le point considéré. Cet angle dépend de la nature, des dimensions et de la rugosité des pierres à casser, ainsi que de l'intensité de la force centrifuge qui maintient la couche de

protection et qui dépend elle même de la vitesse de rotation du rotor.

Cette vitesse est par exemple de 1110 tours par minute environ,

la distance de l'arête de projection à l'axe étant de 47 cm environ.

L'angle en question, entre la direction radiale et la tangente,

peut être par exemple voisin de 110 ou 120 degrés, et peut varier légè-

rement en service quand les interstices entre les pierres de la couche de protection se remplissent progressivement de la poussière qui

résulte du frottement des nouvelles pierres sur cette couche.

Diverses surfaces du rotor autres que les aubes de projection sont soumises au frottement des pierres sans être protégées par la couche de protection. Elles peuvent l'être, selon une disposition avantageuse et habituelle, par des plaques d'acier amovibles que l'on remplace aisément après usure. Il s'agit surtout là du plancher du rotor. La structure externe de réception est par exemple un stator fixe dont les surfaces de choc peuvent être constituées par des plaques dures orientées à peu près perpendiculairement aux trajectoires des pierres projetées par le rotor. L'usure de plaques ainsi orientées est en effet moindre que celle de plaques autrement orientées, dont les pierres racleraient le métal. De plus l'efficacité du choc est ainsi la 4- - meilleure. De telles plaques peuvent être constituées de fonte ou chrome. Elles sont appelées enclumes. Une telle structure du stator est

par exemple décrite dans le document Bridgewater précédemment cité.

L'usure du stator peut cependant être diminuée par autoprotection, en donnant à celui-ci la forme d'une caisse à pierres ouverte vers le rotor et dans laquelle se forme une couche de protection maintenue par la gravité naturelle. Les surfaces de choc sont alors formées par les fragments de pierres antérieurement reçues par le stator. Une telle disposition est par exemple décrite dans les documents de brevet US-A-2. 985.391 (Parmele) et le document Mac Donald précédemment cité. D'autres structures de stator sont possibles, le choix du stator

n'étant évidemment pas lié à celui du rotor.

La sortie des fragments de pierre obtenus peut se faire par exemple par gravité, c'est-à-dire à travers un ou plusieurs passages ménagés dans le stator autour du plancher du rotor. D'autres structures des moyens de sortie peuvent là aussi être utilisées, quelles que soient la

structure du rotor et celle des surfaces de choc du stator.

Les rotors des concasseurs connus du genre de ceux décrits dans les documents cités ci-dessus ont, au moins quant à leur plancher, une forme circulaire. Le rotor du document Mac Donald comporte en outre un plafond

également circulaire se superposant au plancher et une paroi périphéri-

que cylindrique Joignant le bord de ce plafond à celui de ce plancher.

En service de tels rotors présentent rapidement une usure extérieure importante. Cette usure est particulièrement grande sur ce ou

ces bords circulaires. Elle apparaît aussi sur cette paroi cylindrique.

Le concasseur doit alors être arrêté et les pièces usées doivent alors être reconstituées par rechargement à l'arc électrique, ou être remplacées. Le coût d'exploitation du concasseur est sensiblement accru

par ces opérations.

La présente invention a pour but de diminuer le coût d'exploita-

tion d'un concasseur rotatif à aubes de projection autoprotégées sans

nuire à l'efficacité de ce concasseur.

Elle a aussi pour but de permettre une fabrication simple et peu coûteuse du rotor de ce concasseur tout en conférant à ce rotor la grande - 5 -

solidité qui est nécessaire en raison des efforts subis.

Elle a plus particulièrement pour but de diminuer le coût d'un rechargement et/ou remplacement des zones extérieures de ce rotor après

usure de ces zones.

Elle a en même temps pour but de diminuer la vitesse de cette usure

pour augmenter la durée de service de ce concasseur entre deux interrup-

tions. Et elle a pour objet un concasseur comportant les éléments communs précédemment mentionnés, ce concasseur étant caractérisé par le fait que, dans des secteurs angulaires occupant globalement au moins une fraction majoritaire du tour dudit rotor, le bord d'au moins son dit plancher et ladite paroi périphérique sont en sensible retrait par rapport à un cylindre de révolution coaxialement circonscrit à un corps de rotor qui comporte lesdits plancher, parois périphériques et aubes de projection, ce cylindre étant tangent auxdites aubes en des points de rayon maximal voisins des dites arêtes de projection, de manière que, dans des secteurs protégés situés radialement en retrait et circonférentiellement en arrière de ces points, la rotation du rotor protège ce bord et cette paroi contre les fragments de pierres cassées qui rebondissent à partir desdites surfaces de choc de la structure de réception externe, en concentrant le choc de ces fragments sur le rotor dans des secteurs angulaires protecteurs d'étendue minoritaire situés en avant de ces points,et de manière que des remplacements et/ou des rechargements dans ces seuls secteurs protecteurs permettent de remettre facilement le rotor en état de servir après une période de service ayant

entratné une usure gênante.

Les présents inventeurs ont en effet trouvé - que l'usure extérieure du rotor provenait surtout des fragments de pierre rebondissant à partir des surfaces de choc du stator, - que les trajectoires de ces fragments de pierre étaient aléatoires et assez largement réparties en directions et en positions dans l'espace annulaire entre le rotor et le stator, - mais que les vitesses relatives des fragments atteignant le rotor présentaient, par rapport à celui-ci, une forte composante circonféren

2610 2 1 7

- 6 - tielle moyenne due à la rotation du rotor, - que cette composante circonférentielle était la cause de la majorité de l'usure de la périphérie du rotor car un choc à forte composante tangentielle sur une plaque d'acier agit par raclage et arrache plus de matière à cette plaque qu'un choc perpendiculaire, qui agit par martel- lement, l'énergie absorbée l'étant dans ce dernier cas davantage par déformation, sans arrachement, - et qu'une forme simple du rotor permettait de diminuer et de localiser

efficacement l'usure liée à cette composante circonférentielle moyenne.

L'expression "en sensible retrait" peut être précisée par le fait que la distance de retrait est supérieure à par exemple 10% du rayon

dudit cylindre circonscrit.

De préférence ladite paroi périphérique et le bord d'au moins ledit plancher sont maJoritairement formés à l'intérieur d'un cylindre

axé sur ledit axe de rotation et passant par lesdites arêtes de projec-

tion.

Dans le cas habituel o le rotor est guidé et entraîné par l'inter-

médiaire d'un arbre axial situé sous son plancher, les bords du plafond

sont de préférence superposés à ceux du plancher.

De préférence la dite paroi périphérique du rotor est majoritai-

rement constituée par les dites aubes de projection, les bords desdits plancher et plafond suivant ces aubes en dehors desdites ouvertures de sortie du rotor, de manière à former lesdits secteurs protégés en retrait

tout en permettant une réalisation simple du rotor.

De préférence encore ledit rotor présente en plan la forme approximative d'un polygone convexe possédant une symétrie d'ordre N

autour dudit axe de rotation, N étant le nombre desdites aubes de projec-

tion, ce polygone comportant, pour chaque aube, un petit côté dont l'extrémité avant est constituée par l'arête de projection de cette aube, dont la longueur constitue un tronçon avant de cette aube, et dont l'extrémité arrière est plus proche de cet axe que cette extrémité avant et se raccorde à un grand côté dont une fraction avant majoritaire constitue un tronçon principal de la même aube, une fraction arrière minoritaire de ce grand côté étant constitué par les bords supérieur et inférieur de ladite ouverture de sortie de l'aube de projection - 7 suivante. Une telle forme polygonale est en effet facilement réalisable

avec des t8les planes découpées et soudées.

Bien entendu les bords supérieur et inférieur de ladite ouverture de sortie de l'aube suivante peuvent ne pas être exactement dans l'alignement dudit tronçon principal de l'aube précédente. Mais il semble préférable que l'écart angulaire reste faible, inférieur

à 20 degrés environ.

Plus particulièrement, toujours de préférence, ledit rotor présente une forme en plan voisine de celle d'un triangle équilatéral centré sur l'axe de rotation et à coins coupés, les aubes de projection étant au nombre de trois, les trois coins coupés de ce triangle étant constitués par les tronçons avant desdites aubes de projection, les

trois côtés étant constitués par les tronçons principaux de ces aubes.

Il est cependant clair que le nombre d'aubes pourrait être de deux, quatre ou cinq au lieu de trois, ce qui correspondrait à une forme générale en parallélogramme allongé, ou en carré ou pentagone à

coins coupés.

De préférence encore ledit rotor comporte, en avant de chacune des dites ouvertures de sortie, une plaque de protection formant saillie sur la périphérie du corps de rotor de manière que les fragments de pierres cassées que les chocs renvoient à partir des surfaces de choc extérieures et qui auraient atteints presque tangentiellement les bords supérieur et inférieur de cette ouverture et les auraient fortement érodés, soient interceptés sensiblement à angle droit par cette plaque de protection. Le bout recherché est que le choc de ces fragments sur cette dernière soit presque perpendiculaire pour lui enlever relativement peu de matière et de manière que cette usure puisse être facilement compensée par des

rechargements et/ou remplacements périodiques.

De plus, toujours de préférence, ladite plaque de protection forme, en plan, un angle obtus avec la partie de la paroi périphérique située juste en avant d'elle, de manière à défléchir les filets d'air extérieur qui circulent, par rapport au rotor, au contact de cette paroi et à éloigner ainsi des poussières de pierre abrasives suspendues dans cet air. L'usure extérieure du rotor résulte en effet, pour une petite partie, de l'abrasion par la poussière en suspension dans l'air, et il 8 -

est donc souhaitable de diminuer aussi cette cause d'usure.

La partie arrière de l'aube de projection a pour fonction de con-

tribuer à la forme généralement creuse qui permet l'autoprotection de l'aube, c'est-à-dire qu'elle supporte ou retient la couche de pierresprotectrice à l'arrière de l'aube. Selon le document Bridgewater précédemment cité un tronçon

distinct constitue la partie arrière d'une aube de projection complexe.

Il est proche de l'axe de rotation et oblique par rapport à la direction radiale. Son bord arrière n'est pas vertical, mais fortement incliné

vers l'extérieur en partant du plancher.

Selon le document Mac Donald, selon un premier exemple, le tronçon principal d'une aube de projection s'étend vers l'arrière jusqu'au bord circulaire du rotor. Selon un second exemple, il s'arrête au droit de

l'axe de rotation et un tronçon arrière en part en se rapprochant obli-

quement de cet axe.

De préférence, selon la présente invention, un tronçon arrière de

l'aube de projection est réalisé en même temps que la plaque de protec-

tion précédemment mentionnée qu'il prolonge.

Plus précisément ladite plaque de protection est sensiblement radiale et se raccorde à l'extrémité arrière dudit tronçon principal de l'aube de projection, cette extrémité étant à une distance de l'axe de rotation plus grande que celle d'un point intermédiaire de cet axe, cette

aube comportant en outre un tronçon arrière constitué par un prolonge-

ment de la plaque de protection vers l'intérieur du rotor entre lesdits plancher et plafond. Le tronçon arrière de l'aube de projection constitue alors, outre son rôle de retenue de la couche de protection vers l'arrière, un raidisseur arrière pour le tronçon principal de cette

aube et un moyen de fixation simple et solide de la plaque de protection.

De préférence encore ledit tronçon principal de chaque aube de projection est muni d'au moins un raidisseur intermédiaire formant

saillie vers l'intérieur du rotor pour renforcer le maintien de ce tron-

çon, ce maintien étant assuré aux extrémités de ce tronçon par son

raccordement auxdits tronçons avant et arrière.

A l'aide des figures schématiques ci-jointes on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, divers modes

2610 2 17

-9- de mise en oeuvre de la présente invention. Ces modes comportent aussi la mise en oeuvre des dispositions mentionnées ci-dessus comme préférées selon la présente invention. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. Il doit être compris que les éléments mentionnés peuvent être remplacés par

d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques.

- La figure 1 représente une vue latérale de l'ensemble d'un

premier concasseur selon l'invention, en coupe axiale.

- La figure 2 représente une vue latérale de l'ensemble d'un

deuxième concasseur selon l'invention, en coupe axiale.

- La figure 3 représente une vue en coupe horizontale du rotor à trois aubes de n'importe lequel de ces deux concasseurs, par exemple du premier. - La figure 4 représente une vue de dessus du tronçon avant d'une

aube de projection de ce rotor dont le plafond est supposé enlevé.

La figure 5 représente une vue de côté du même tronçon avant.

La figure 6 est analogue à la figure 4 et représente une vue de dessus du tronçon avant d'une aube de projection du rotor de l'autre des

deux dits concasseurs, par exemple du deuxième.

La figure 7 représente une vue du rotor de la figure 4 en coupe par

un plan axial.

La figure 8 représente une vue en coupe horizontale d'un rotor à

cinq aubes.

Conformément à la figure 1 un premier concasseur à aubes de projection autoprotégées selon l'invention présente un axe vertical A et il comporte un rotor de projection 1. Ce dernier est monté sur un arbre vertical 2 muni de paliers protégés non visibles sur la figure. Cet arbre est entratné en rotation rapide par un moteur 5 par l'intermédiaire de

poulies 3A et 3B et d'une courroie 4.

Le rotor 1 comporte un plancher 8 et un plafond 9. Ce dernier est percé d'une ouverture circulaire centrale dans laquelle s'engage une

cheminée verticale 6 canalisant les pierres à partir d'une trémie 7.

Cette cheminée est munie d'un dispositif 15 permettant de corriger son niveau dans le rotor au fur et à mesure de son usure par les pierres qui

constituent le matériau à concasser.

- 10 -

Le plancher et le plafond sont reliés par des parois verticales qui

seront décrites plus loin à l'aide de la figure 3.

Le stator du premier concasseur est constitué par une couronne 11 circulaire horizontale qui constitue le fond d'une caisse à pierres. Un cylindre vertical 12 constitue la paroi externe de ce stator et du concasseur. Il est blindé dans sa partie supérieure, au-dessus du niveau de la matière concassée 13. Celle-ci est constituée par des fragments des pierres qui ont été introduites dans la trémie 7. Un certain volume en est retenu dans la caisse à pierres. Le stator vient se fermer autour

de la cheminée 6 par un couvercle horizontal blindé 14.

Des raidisseurs radiaux verticaux 16 améliorent la tenue du stator

et retiennent la matière 13 accumulée dans la caisse à pierres.

La matière concassée sort vers la partie basse du stator par

l'intervalle annulaire 10 existant entre le rotor et la caisse à pierres.

Elle est extraite à travers un fond conique 17 puis évacuée sur un moyen de transport tel qu'un convoyeur à bande, vers une trémie ou tout autre

moyen de stockage.

La figure 2 représente la même vue latérale en coupe axiale d'un deuxième concasseur qui peut ne diffèrer du premier que par son stator: la caisse à pierres 13 du premier est remplacée dans le second par des enclumes 19. L'enveloppe cylindrique du stator 12 est alors équipée d'une couronne porte-enclumes 18 permettant l'emboîtement et le déplacement vertical des enclumes 19 grâce à trois rampes 18A disposées à 1200 et munies d'escaliers. La hauteur des enclumes peut donc être

adaptée en fonction de leur usure par les pierres projetées par le rotor.

Les enclumes sont orientables par rapport à la trajectoires des matériaux issus du rotor. Elles peuvent être retournées de 180 pour

augmenter leur longévité.

La figure 3 représente une vue en coupe horizontale d'un rotor polygonal dans lequel ledit nombre N vaut trois. Ce rotor a pratiquement la forme d'un triangle équilatéral à angles tronqués. Le sens de sa rotation est représenté par une flèche F. Ce rotor de construction monobloc est constitué d'un plafond horizontal 9 non visible sur cette vue, d'un plancher 8 également horizontal, en t8les de forte épaisseur, et de plaques verticales 20, 21, 24, et 25 constituant trois aubes de

2610 2 1 7

- 11 -

projection. Chaque aube constitue à la fois une partie de la paroi périphérique du rotor et une paroi de conduite et d'accélération de la matière à concasser. Chacune de ces plaques verticales constitue un

tronçon d'une de ces aubes.

Chaque aube est majoritairement constituée d'un tronçon principal dont l'extrémité avant rejoint une plaque avant 21 constituant ledit tronçon avant. Ce dernier forme un petit côté dudit polygone et son extrémité avant est formée par l'arête de projection 22. Comme représenté sur les figures 4 et 5 cette dernière est formée sur une lame de projection 22A constituée par deux pièces d'acier amovibles superposées 22B et 22C comportant chacune deux barreaux verticaux de carbure de tungstène. L'un de ces barreaux 22D ou 22E constitue une partie de l'arête 22 et l'autre tel que 23 constitue une partie d'un barreau de protection qui augmente la longévité de cette pièce. Cette dernière est en effet soumise à abrasion non seulement par les pierres qui sortent de l'aube de projection en passant sur l'arête 22, mais aussi par les fragments de pierres qui sont renvoyés, de façon aléatoire, après fragmentation sur la matière retenue dans la caisse a pierres 13, ou sur les enclumes 19 suivant le système utilisé. Les barreaux tels que 23 protègent partiellement la lame 22A et la plaque avant 21 de l'abrasion

par ces fragments. Ils sont situés aux points de rayon maximal du rotor.

Les pièces 22B et 22C sont fixées sur la partie fixe de la plaque

avant 21 par deux boulons 31.

La figure 5 qui représente une vue de côté de la même plaque avant à partir de l'intérieur du rotor permet de voir ces deux pièces 22B et 22C superposées, interchangeables, et portant des barreaux de carbure de tungstène partiels de caractéristiques identiques tels que 22D et 22E. L'usure se produisant essentiellement vers le milieu de la plaque avant, cela permet d'interchanger les parties 22B et 22C pour

augmenter la longévité.

Conformément à la figure 6 les barreaux de protection tels que 23 peuvent être remplacés par un revêtement protecteur dur tel que 23A formé sur la surface exposée de chacune de deux pièces telles que 22F analogues aux pièces 22B et 22C. Ce revêtement est avantageusement constitué de petites particules arrondies ou billes de carbure de

- 12 -

tungstème noyées dans un liant tel qu'un alliage cobalt nickel. Ces billes ont par exemple des diamètres de l'ordre du dixième de millimètre. Un tel revêtement résiste mieux à l'abrasion résultant des chocs obliques des fragments et des poussières qu'un barreau de carbure de tungstène massif qui manque de ductilité ou qu'un revêtement qui serait constitué de particules anguleuses de carbure de tungstène noyées dans le même liant. Ces particules anguleuses seraient en effet trop facilement arrachées ou cassées par les chocs quasi tangentiels. Un revêtement à particules arrondies tel que 23A conviendrait par contre moins bien que les barreaux de carbure de tungstène massifs 22D et 22F pour constituer l'arête de projection qui est soumise à un frottement plut8t qu'à des chocs. Un tel revêtement n'apparaît pas non plus vraiment utile sur une plaque de protection telle que la plaque 24 qui sera décrite plus loin et qui reçoit surtout

des chocs à angle droit.

Revenant à la figure 3, il apparait que l'extrémité arrière du tronçon avant 21 est plus proche de l'axe du rotor que son extrémité avant. Le tronçon principal 20 de l'aube vient par son extrémité arrière limiter l'ouverture de sortie 21A de l'aube de projection suivante. Une plaque de protection 24 forme saillie en avant de chacune des ouvertures de sortie du matériau projeté par les aubes. Sa face circonférentiellement avant est équipée d'une plaque d'usure amovible 24B qui porte des vis 24C qui permettent de la fixer à l'aide d'écrous 24D sur la face circonférentiellement arrière de la plaque 24. Cette plaque 24 ainsi équipée dévie les fragments qui ricochent depuis le stator ainsi que les filets d'air chargés de poussière et de sable créés par la rotation rapide du rotor. Ce faisant elle contribue à la protection de la lame de projection 22A et elle protège les bords du plancher 8 et du plafond 9 autour de l'ouverture

de sortie.

Chaque plaque de protection 24 est placée pratiquement en position radiale. Elle est solidaire de l'aube de projection précédente avec laquelle elle forme un angle obtus favorisant la déviation des filets d'air extérieurs. Cette plaque de protection se prolonge par ailleurs à l'intérieur du rotor. Sa partie intérieure 24A constitue à la fois un tronçon arrière de l'aube de projection, avec un

26 10 2 17

- 13 - rôle de retenue vers l'arrière de la couche de protection, et un

raidisseur arrière pour le tronçon principal 20 de cette aube.

La figure 3 montre également que chaque aube de projection est équipée d'au moins un raidisseur intermédiaire 25 formant saillie vers l'intérieur pour renforcer le maintien. Ladite zone de réception est

formée entre ces deux raidisseurs 24A et 25.

Cette figure permet également de voir des plaques d'usure 26 qui

protègent le plancher 8 dans les zones o celui-ci n'est pas naturel-

lement protégé par la couche de matière maintenue dans le rotor. Ces plaques d'usure sont maintenues naturellement en place par la force centrifuge, sans boulonnage, grâce à des taquets 27, 28, 29 fixés à cet

effet au plancher.

Au centre du rotor, un trou percé dans le plancher 8 reçoit un disque massif 30 dénommé distributeur. Ce dernier présente un diamètre de l'ordre du tiers de celui du rotor c'est-à-dire de celui du cercle

circonscrit au rotor. Il fait saillie sur le plancher 8 et a deux fonc-

tions: distribuer le matériau reçu vers les aubes de projection et fixer le rotor 1 sur l'axe de rotation 2, comme il va être précisé à l'aide de

la figure 7.

Le rotor 1 est porté et entraîné par l'intermédiaire de son plancher 8. Ce dernier est lui même porté et entraîné non pas directement par l'arbre 2 mais par un plateau porteur 34 qui est monté par des moyens mécaniques classiques sur l'extrémité supérieure de l'arbre 2 dont le diamètre est beaucoup plus petit. Ce plateau porteur est séparable du rotor. Il présente un diamètre légèrement supérieur à la moitié de celui du plancher 8 et son épaisseur est suffisante pour lui donner toute la rigidité souhaitable. Sa présence permet d'assurer la rigidité du rotor tout en ne donnant qu'une épaisseur modérée au plancher. Elle permet

ainsi d'utiliser un rotor relativement léger dont le coût de remplace-

ment est relativement faible quand certaines de ses parties sont définitivement usées. Encore faut il, pour que le coût de la main d'oeuvre de remplacement soit faible, que le mode de montage du plancher sur le plateau porteur soit simple pour permettre un démontage facile. Ce mode de montage doit empêcher les déplacements relatifs de translation

horizontaux, les déplacements relatifs verticaux, et les rotations rela-

- 14 -

tives autour de l'axe vertical du rotor.

Les déplacements de translation horizontaux sont empêchés par le fait que le plancher 8 comporte en face inférieure, autour de son trou central, une protubérance annulaire centrale 40 qui vient se loger avec précision dans un évidement central du plateau porteur 34. Les déplacements verticaux de séparation sont empêchés par l'intermédiaire du distributeur 30. Ce dernier est fixé à l'arbre par

une vis axiale unique 33 disposée dans un puits axial de ce distributeur.

Ce puits est rempli en service par des pierres qui protègent la

tête de cette vis contre l'usure. La profondeur de ce puits est suffi-

sante pour que cette tête soit placée au dessous de la face supérieure du

plancher 8.

Ceci permet, lorsque le distributeur est usé, d'éviter que cette tête ne soit usée avant le plancher 8. En fait elle n'est normalement Jamais usée parce que le rotor est changé avant tout risque d'usure

significative du plancher.

Le distributeur 30 est constitué d'un acier de haute dureté pour

résister assez longtemps à l'usure. Il est donc difficile et économi-

quement inacceptable d'usiner sa surface périphérique avec la précision

souhaitable pour appliquer le plancher 8 sur le plateau porteur 34.

Un petit intervalle est ménagé entre la surface périphérique du distributeur et le bord du trou percé dans le plancher 8. Ce dernier est

maintenu par une rondelle intermédiaire 36 bloquée sous le distribu-

teur 30. Pour cela la surface périphérique de cette rondelle est légèrement conique, en cône mâle à pointe en bas, et vient en appui précis sur la surface intérieure de la protubérance annulaire 40, qui

est usinée selon un cône femelle correspondant.

Le risque d'usure de la rondelle intermédiaire 36 est très faible en raison de sa position qui lui assure une protection par le

distributeur 30 et le plancher 8.

Quant aux déplacements de rotation du plancher 8 par rapport au plateau porteur 34, ils sont empêchés par une clavette horizontale radiale 35 qui est fixée sur le plateau porteur par deux goupilles verticales 37. Des logements sont creusés pour cette clavette dans les faces inférieures de la rondelle 36 et du distributeur 30 pour les

- 15 -

bloquer. La figure 7 montre par ailleurs que le plancher 8 et le plafond 9

sont respectivement protégés par des plaques d'usure amovibles 26 et 32.

L'épaisseur des plaques 26 fixées au plancher est la plus grande.

La figure 8 est une vue en coupe horizontale d'une variante du rotor caractérisée par une valeur de N supérieure à 3, en l'occurence 5, dans laquelle on retrouve tous les éléments analogues aux éléments constitutifs essentiels précédemment décrits pour le rotor précédent à trois aubes. Ces éléments analogues sont désignés par les mêmes numéros

de référence augmentés de 100.

2 6 10217

- 16 -

Claims (8)

REVENDICATIONS:

1/ Concasseur rotatif à aubes de projection autoprotégées, ce concasseur étant destiné à casser des pierres et comportant - un rotor de projection (1) muni de moyens (2, 3, 4, 5) pour le guider et l'entratner à grande vitesse autour d'un axe de rotation vertical (A), le sens de sa rotation (F) et le sens opposé constituant des sens circonférentiellement avant et arrière, respectivement, ce rotor comportant lui-même: - un plancher (8), - un plafond (9) disposé au-dessus de ce plancher et percé d'une ouverture d'alimentation centrale (6A) pour permettre de faire descendre en continu lesdites pierres dans l'intérieur du rotor selon ledit axe de rotation de manière à permettre ensuite à ces pierres de se déplacer horizontalement à l'intérieur du rotor entre ce plancher et ce plafond, - et des parois s'élevant de ce plancher à ce plafond et solidarisant ce plancher à ce plafond, - certaines de ces parois constituant des parois périphériques du rotor, - certaines de ces parois constituant des aubes de projection dont chacune s'étend horizontalement selon sa longueur, une zone de réception étant formée sur une partie de cette longueur relativement proche dudit axe de rotation pour recevoir lès pierres qui descendent à travers ledit plafond par ladite ouverture centrale d'alimentation, cette aube se continuant vers l'avant Jusqu'à une arête de projection qui en constitue une extrémité longitudinalement avant relativement éloignée de cet axe, de manière qu'une pierre reçue sur ladite zone de réception soit entraînée en rotation par cette aube et soumise alors à la force centrifuge, et qu'elle progresse sous l'action de cette force le long de cette aube tout en en recevant une poussée qui accroft progressivement sa vitesse circonférentielle jusqu'à ce qu'elle atteigne ladite arête de projection, - la paroi périphérique du rotor étant interrompue pour former une ouverture de sortie (21A) dans un secteur angulaire s'étendant ciroonférentiellement en avant de l'arête de projection (22) de chaque aube à partir de cette arête, de manière que les pierres ayant progresse

- 17 -

jusqu'à cette arête de projection soient projetées tangentiellement à grande vitesse vers l'extérieur du rotor à partir de cette arête à travers cette ouverture de sortie, - chaque dite aube de projection présentant en plan une forme creuse d'autoprotection, forme selon laquelle l'aube s'étend, longitudinalement

vers l'arrière à partir de sa dite arête de projection, circonférentiel-

lement en arrière de la ligne de talus naturel qui est définie par cette arête, les lignes de talus naturel étant les lignes d'équilibre des talus d'accumulation que lesdites pierres peuvent former spontanément sous l'action de ladite force centrifuge en amont d'un obstacle qui s'oppose d'abord à leur écoulement, la position d'une telle ligne étant définie par celle du seuil d'écoulement formé par cet obstacle, de manière que les pierres qui arrivent les premières sur cette aube soient retenues dans le creux de celle-ci jusqu'à ce qu'elles forment une couche de protection dont la surface suit ladite ligne de talus naturel, cette couche protégeant alors l'aube, sauf l'arête de projection qui constitue le seuil d'écoulement, contre toute usure par les pierres qui arrivent ensuite, l'arête de projection (22) étant formée par au moins une pièce de haute

dureté et/ou amovible pour ralentir son usure et/ou permettre son rem-

placement facile après usure, - ce concasseur comportant encore une structure externe de réception (11, 12) constituant des surfaces de choc dures (13, 19) autour dudit rotor de projection pour recevoir les pierres projetées par le rotor et les casser par choc, - et des moyens de sortie (10, 17) pour les fragments des pierres ainsi cassées, - ce concasseur étant caractérisé par le fait que, dans des secteurs angulaires occupant globalement au moins une fraction majoritaire du tour dudit rotor, le bord d'au moins son dit plancher (8) et ladite paroi périphérique (20, 21) sont en sensible retrait par rapport à un cylindre de révolution coaxialement circonscrit à un corps de rotor qui comporte lesdits plancher, parois périphériques et aubes de projecion, ce cylindre étant tangent auxdites aubes en des points de rayon maximal (23) voisins des dites arêtes de projection (22), de

- 18 -

manière que, dans des secteurs protégés situés radialement en retrait et circonférentiellement en arrière de ces points, la rotation du rotor protége ce bord et cette paroi contre lesfragments de pierres cassées qui rebondissent à partir desdites surfaces de choc de la structure de réception externe, en concentrant le choc de ces fragments sur le rotor dans des secteurs angulaires protecteurs d'étendue minoritaire situés en avant de ces points et de manière que des remplacements et/ou des rechargements dans ces seuls secteurs protecteurs permettent de remettre facilement le rotor en état de

servir après une période de service ayant entraîné une usure gênante.

2/ Concasseur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que ladite paroi périphérique (20, 21) et le bord d'au moins ledit plancher (8) sont majoritairement formés à l'intérieur d'un cylindre axé sur ledit axe de rotation (A) et passant par lesdites arêtes de

projection (22).

3/ Concasseur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la dite paroi périphérique du rotor est maJoritairement constituée par les dites aubes de projection (20, 21), les bords desdits plancher (8) et plafond (9) suivant ces aubes en dehors desdites ouvertures de sortie (21A) du rotor (1), de manière à former lesdits secteurs protégés en retrait tout en permettant une réalisation simple du rotor, 4/ Concasseur selon la revendication 3 caractérisé par le fait que ledit rotor présente en plan la forme approximative d'un polygone convexe possédant une symétrie d'ordre N autour dudit axe de rotation (A), N étant le nombre desdites aubes des projections, ce polygone comportant, pour chaque aube, un petit côté (21) dont l'extrémité avant est constituée par l'arête de projection (22) de cette aube, dont la longueur constitue un tronçon avant de cette aube, et dont l'extrémité arrière est plus proche de cet axe que cette extrémité avant et se raccorde à un grand c8té (20) dont une fraction avant majoritaire constitue un tronçon principal de la même aube, une fraction arrière minoritaire de ce grand côté étant constitué par les bords supérieur et inférieur de ladite ouverture de sortie (21A) de

l'aube de projection suivante.

2610 2 1 7

- 19 -

/ Concasseur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit rotor (1) présente une forme en plan voisine de celle d'un triangle équilatéral centré sur ledit axe de rotation (A) et à coins coupés, les aubes de projection étant au nombre de trois, les trois coins coupés de ce triangle étant constitués par les tronçons avant (21) desdites aubes de projection, les trois côtés étant

constitués par les tronçons principaux (20) de ces aubes.

6/ Concasseur selon la revendication 5 dans lequel ledit rotor (1) est

constitué de plaques d'acier découpées et soudées.

7/ Concasseur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que ledit rotor (1) comporte, en avant de chacune des dites ouvertures de sortie (21A), une plaque de protection (24) formant saillie sur la périphérie du corps du rotor de manière que les fragments de pierres cassées que les chocs renvoient à partir des surfaces de choc (13, 19) de la structure extérieures et qui auraient atteints presque tangentiellement les bords supérieur et inférieur de cette ouverture et les auraient fortement érodés, soient interceptés sensiblement à

angle droit par cette plaque de protection.

8/ Concasseur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ladite plaque de protection (24) forme, en plan, un angle obtus avec la partie (20) de la paroi périphérique située juste en avant d'elle, de manière à défléchir les filets d'air extérieur qui circulent par rapport au rotor (1), au contact de cette paroi à éloigner ainsi des

poussières de pierre abrasives suspendues dans cet air.

9/ Concasseur selon les revendications 4 et 8 prises ensemble,

caractérisé par le fait que ladite plaque de protection (24) est sensiblement radiale et se raccorde à l'extrémité arrière dudit tronçon principal (20) de l'aube de projection, cette extrémité étant à une distance de l'axe de rotation (A) plus grande que celle d'un point intermédiaire de ce tronçon, cette aube comportant en outre un tronçon arrière (24A) constitué par un prolongement de la plaque de protection vers l'intérieur du rotor entre lesdits plancher et plafond. / Concasseur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit tronçon principal (20) de chaque aube de projection est uni d'au

- 20 -

moins un raidisseur intermédiaire (25) formant saillie vers l'intérieur du rotor (1) pour renforcer le maintien de ce tronçon, ce maintien étant assuré aux extrémités de ce tronçon par son raccordement auxdits

tronçons avant (21) et arrière (24A).

11/ Concasseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite arête de projection (22) est formée sur une lame de projection métallique (22A, 22F) portant d'une part au moins un barreau fait de matériau plus dur et constituant cette arête et portant d'autre part un élément protecteur (23, 23A) comportant également un matériau plus dur et placé radialement plus à l'extérieur et circonférentiellement en arrière pour protéger cette lame de l'usure tant par les fragments de

pierre renvoyés par lesdites surfaces de choc (13, 19) que par les pous-

sières. 12/ Concasseur selon la revendication 11, caractérisé par le fait que ledit élément protecteur présente la forme d'un revêtement (23A) constitué de petites particules arrondies dudit matériau plus dur, ces particules étant noyées dans un liant métallique dont la dureté est comprise entre celle dudit matériau plus dur et celle de ladite lame de

projection (22F).