FR2641478A1 - Method for shredding fibrous materials and device for implementing it - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte au domaine du traitement mécanique de matières fibreuses de toutes sortes, par exemple des copeaux de bois, pour obtenir par 19 suite une pâte de bois. The present invention relates to the field of mechanical treatment of fibrous materials of all kinds, for example wood chips, to subsequently obtain a wood pulp.
On peut avantageusement utiliser la présente in Invention pour la production de panier et de carton dans l'in- dustrie de pâtes et papiers, lors de la préparation de fourrages et d'additifs pour fourraaes à partir de matières premières d'orinine végétale ou animale, dans le traitement ee déchets de procédés d'hydrolyse comme la lignine et la cellolignine, et lors de la préparation de matières premières à protéines pour le traitement biochimique et l'hydrolyse fermentative. The present invention can advantageously be used for the production of basket and cardboard in the pulp and paper industry, when preparing fodder and feed additives from vegetable or animal orine raw materials. , in the treatment of waste hydrolysis processes such as lignin and cellolignin, and in the preparation of protein raw materials for biochemical treatment and fermentative hydrolysis.
Lors du traitement mécanique de matières fibreuses, par exemple des copeaux de bois, en vue d'obtenir une matière première de haute qualité pour l'utiliser ensuite dans la fabrication de papier et de carton, il faut transformer la matière fibreuse en fibres séparées, assouplir et élastifier les fibres. Ce traitement est réalisable dans des broyeurs à couteaux, en forme de disques ou coniques, et dans des broyeurs centrifuges. During the mechanical treatment of fibrous materials, for example wood chips, in order to obtain a high quality raw material for subsequent use in the manufacture of paper and cardboard, the fibrous material must be transformed into separate fibers, soften and elasticize the fibers. This treatment can be carried out in knife, disc or conical mills, and in centrifugal mills.
Quand on traite la matière aux broyeurs à couteaux, à disques ou coniques, elle subit de la nart des organes de broyage des actions diverses par leur nature : chocs, coupes, tordages, trituration. Ces actions des oraanes de broyage et les deformations qu'elles créent entraînent des brisures et ruptures de fibres, et en conséquence on obtient après traitement une matière à fibres courtes qui, plus tard, ne donne pas un produit final d'une qualité nécessaire. When we treat the material with shredders with knives, discs or cones, it undergoes from the nart of the grinding members various actions by their nature: shocks, cuts, twists, crushing. These actions of the grinding oraanes and the deformations they create lead to broken and broken fibers, and consequently a short fiber material is obtained after treatment which, later, does not give a final product of a necessary quality.
Le traitement de matières fibreuses dans des disppo- sitifs qu'on peut, par leur principe d'action, ranger parmi les broyeurs centrifu@es, est réalisé par serrages mécaniques multiples de la matière qui passe entre les organes de broyage à surfaces lisses. Un tel traitement exclut les actiOns nuisibles des organes de broyage sur la matière à traiter qui ont lieu dans les broyeurs à couteaux et de ce fait les brisures et ruptures de fibres deviennent plus rares et la qua- lité du produit traité s'améliore. The treatment of fibrous materials in devices which can, by their principle of action, be stored among the centrifugal mills, is carried out by multiple mechanical clamping of the material which passes between the grinding bodies with smooth surfaces. Such a treatment excludes the harmful actions of the grinding members on the material to be treated which take place in the knife mills and as a result the broken and broken fibers become less frequent and the quality of the treated product improves.
On connaît un procédé de broyage de matières fibreu- ses (des copeaux de bois) tar serrages mécaniques multiples de la matière qui passe entre les surfaces actives des organes de broyage (SU-A-412 808). te ?roduit d'un tel traitement sert de matière de départ pour la fabrication de papier et de carton. There is a known process for grinding fibrous materials (wood chips) tar multiple mechanical clamping of the material which passes between the active surfaces of the grinding members (SU-A-412 808). The product of such treatment serves as a starting material for the manufacture of paper and cardboard.
Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé connu contient un t renier organe de broyage en forme de tambour s'étendant verticalement et renfermant un second organe de broyage en forme de rotor tournant. Des galets sont dispo sés dans des logements sur la périphérie du rotor, de sorte qu'ils touchent par ses génératrices la paroi du tambour. The device for implementing this known method contains a vertically extending drum-shaped grinding member and enclosing a second grinding member in the form of a rotating rotor. Rollers are provided in housings on the periphery of the rotor, so that they touch the drum wall by its generatrices.
Dans le dispositif en fonctionnement, la matière fibreuse (des copeaux de bois), en traversant les espaces entre les valets et la paroi du tambour, subit des serrages mécaniques multioles.In the device in operation, the fibrous material (wood shavings), crossing the spaces between the jacks and the wall of the drum, undergoes multiole mechanical tightening.
Toutefois, la qualité du produit de ce procédé de broyage réalisé dans le dispositif décrit ci-dessus n'est pas suffisamment bonne. Les copeaux se coupent et leurs fibres se rompent, du fait des glissements des galets par ran- port au tambour, de l'usure des galets et de leur enrayage éventuel par les copeaux. Le papier qu'on obtient de tels copeaux est de basse qualité. However, the quality of the product of this grinding process carried out in the device described above is not good enough. The shavings cut and their fibers break, due to the sliding of the rollers by taking up the drum, the wear of the rollers and their possible jamming by the shavings. The paper obtained from such chips is of low quality.
On connaît un autre procédé de broyage de matière fibreuse (des copeaux de bois) par serrages mécaniques multi ples de la matière qui passe entre les surfaces de travail de deux organes de broyage dont l'un recoit des mouvements d'oscillation par rapport à l'autre (SU-A-1 044 700). Another method of grinding fibrous material (wood chips) is known by mechanical multiple tightening of the material which passes between the working surfaces of two grinding members, one of which receives oscillating movements relative to the other (SU-A-1 044 700).
Le dispositif qui net en oeuvre le procédé décrit de traitement de la matière fibreuse (SU-A-937 578) contient deux organes de broyage avec les surfaces de travail qui définissent la zone de broyage, l'un des organes constituant un bati associé par des amortisseurs à un support. Le bâti contient un arbre moteur avec des balourds. Le second organe de broyage se présente comme un rotor placé à l'intérieur du b ti sur une tige. Le bàti et le rotor sont montés de fa çon a pouvoir se déplacer l'un par rapport à l'autre. The device which implements the described process for treating the fibrous material (SU-A-937 578) contains two grinding members with the working surfaces which define the grinding zone, one of the members constituting a frame associated by shock absorbers to a support. The frame contains a motor shaft with unbalances. The second grinding member takes the form of a rotor placed inside the b ti on a rod. The frame and the rotor are mounted so that they can move relative to each other.
Dans cette structure, le rotor est un élément pas- sif par rapport au b ti et ses oscillations sous l'influence du bdti sont forcées. Elles diffèrent des oscillations du bati en fréquence et en décalage de phase. De ce fait, le mouvement réciproque des deux organes de broyage a un caractère général désordonné et le serrage mécanique de la matière est réalisé avec des efforts variables.Dans certains cas, ces efforts peuvent excéder la norme et causer la destruction de fibres de la matière à traiter, ce qui résulte en une baisse de qualité du produit traité. Zn d'autres cas, ces efforts peuvent être au-dessous du niveau optimal et ne pas assurer un résultat de broyage nécessaire, ce qui oblige à ré Déter le traitement et entraine une perte de productivité. In this structure, the rotor is a passive element with respect to the bti and its oscillations under the influence of the bdti are forced. They differ from the oscillations of the frame in frequency and in phase shift. As a result, the reciprocal movement of the two grinding members has a generally disordered nature and the mechanical tightening of the material is carried out with variable forces. In some cases, these forces can exceed the norm and cause the destruction of fibers of the material to be treated, which results in a lower quality of the treated product. In other cases, these efforts may be below the optimum level and not provide a necessary grinding result, which requires re treatment and results in a loss of productivity.
La présente invention a pour but de crier un procédé et un dispositif de broyage de matières fibreuses à l'aide de deux organes de broyage déplaçables l'un par rapport à l'autre, dans lequel les organes de broyage sont conçus et ont une liaison entre eux de manière qu'ils puissent assurer de multiples serrages mécaniques de matières fibreuses lors du traitement avec des efforts optimaux, égaux o proches en valeur et, par là, d'améliorer la qualité du produit traité et d'accroître le rendement du dispositif. The present invention aims to shout a method and a device for grinding fibrous materials using two grinding members movable relative to each other, in which the grinding members are designed and have a connection between them so that they can ensure multiple mechanical clamping of fibrous materials during treatment with optimal efforts, equal or close in value and, thereby, improve the quality of the product treated and increase the yield of the device .
t'objectif visé est atteint par le fait que dans le procédé de broyage de matières fibreuses par serrages mécaniques multiples de la matière aui passe entre les surfaces de travail de deux organes de broyage dont le premier reçoit des mouvements d'oscillation par rapport au second, selon 11 invention, le second organe de broyage est animé de mouvements d'oscillation synchrones et en opposition de phase aux mouvements du premier organe de broyage. The objective is achieved by the fact that in the process of grinding fibrous materials by multiple mechanical clamping of the material which passes between the working surfaces of two grinding members, the first of which receives oscillating movements relative to the second. , according to the invention, the second grinding member is driven by synchronous oscillating movements and in phase opposition to the movements of the first grinding member.
L'objectif visé par l'invention est réalisé grace encore au fait que dans le dispositif de broyage de matières fibreuses qui comporte un bâti comprenant deux organes de broyage placés sur un support avec amortisseurs interposés, et avant des surfaces de travail définissant la zone de broyage, les organes de broyage étant montés de façon 5 pouvoir se déplacer l'un par rapport a l'autre, le premier organe de broyage étant ci d'un balourd d'entraînement, selon l'invention, le second organe de broyage se présente comme un moyen d'équilibrage dynamique du dispositif. The objective of the invention is achieved thanks to the fact that in the grinding device for fibrous materials which comprises a frame comprising two grinding members placed on a support with interposed dampers, and before working surfaces defining the area of grinding, the grinding members being mounted so as to be able to move relative to each other, the first grinding member being ci of a drive imbalance, according to the invention, the second grinding member is presents as a means of dynamic balancing of the device.
Le fait que dans le dispositif proposé le second organe de broyage fait office de moyen d'éguilibrage dynamique de ce dispositif, de sorte que cet organe ee broyage effectue des mouvements d'oscillation synchrones et en opposi- tion de phase aux mouvements du premier organe de broyage, permet de créer des oscillations réciproques, constantes en amplitude et en fréquence, des organes de broyage et, donc, d'assurer pendant le traitement les serrages mécaniques multiples de la matière fibreuse avec des efforts optimaux ou proches de l'optimum, en améliorant ainsi la qualité du pro- duit après traitement et en améliorant le rendement du dispositif. The fact that in the proposed device the second grinding member acts as a dynamic balancing means for this device, so that this grinding member performs synchronous oscillating movements and in phase opposition to the movements of the first member grinding, makes it possible to create reciprocal oscillations, constant in amplitude and in frequency, of the grinding members and, therefore, to ensure during the treatment the multiple mechanical tightenings of the fibrous material with optimal or near-to-optimum forces, thereby improving the quality of the product after treatment and improving the yield of the device.
Dans une des variantes de réalisation du dispositif, il est ?référable que le second organe de broyage soit pourvu d'un balourd monté en opposition de passe au balourd du premier organe de broyage et associé au mécanisque qui l'entraI- ne en rotation synchrone a la rotation du balourd du premier organe de broyage. In one of the variant embodiments of the device, it is? Referable that the second grinding member is provided with an unbalance mounted in opposition to the unbalance of the first grinding member and associated with the mechanism which drives it in synchronous rotation at the rotation of the unbalance of the first grinding member.
Le présence sur le second organe de broyage d'un balourd monté en opposition de phase au balourd du premier org- ne de broyage attribue au second organe de broyage la fonction d'un moyen d'équilibrage dynamique du dispositif parce que dans ces conditions le dispositif devient dynamiquement équilibré dans son ensemble. The presence on the second grinding member of an unbalance mounted in phase opposition to the unbalance of the first grinding member attributes to the second grinding member the function of a dynamic balancing means of the device because under these conditions the device becomes dynamically balanced as a whole.
Une telle conception structurale du moyen d'équili- brage dynamique du dispositif assure, au cours iu service du dispositif, la permanence de l'opposition de thane des oroa- nes de broyage. Such a structural design of the dynamic balancing means of the device ensures, during the service of the device, the permanence of the opposition of the grinding oranges.
11 est préférable que dans le dispositif qui contient un bâti jouant le rôle de premier organe de broyage placé sur un support avec amortisseurs interposés, et un rotor à tige jouant le rôle de second organe de broyage monté à l'intérieur du bâti, le balourd du second organe de broyage soit disposé sur la tige du rotor et cinématiquement relie au balourd du bâti. 11 is preferable that in the device which contains a frame playing the role of first grinding member placed on a support with interposed dampers, and a rod rotor playing the role of second grinding member mounted inside the frame, the unbalance of the second grinding member is disposed on the rotor rod and kinematically connects to the unbalance of the frame.
Un tel dispositif est le plus avantageusement utilisable dans les cas où l'on doit réaliser un broyage fin, nar exemple pour traiter la pâte de cellulose. Such a device is most advantageously usable in cases where fine grinding must be carried out, for example to treat the cellulose pulp.
De préférence, un des organes de broyage porte, en opposition de phase de son balourd, un limiteur d'amplitude des oscillations réciproques des organes de broyage monté au niveau de la position du balourd appartenant au second organe de broyage, la distance entre ledit limiteur et le balourd du second organe de broyage dans le sens perpendiculaire à l'axe de la tioe étant inférieure à la distance entre les surfaces de travail des organes de broyage. Preferably, one of the grinding members carries, in phase opposition to its unbalance, a limiter of amplitude of the reciprocal oscillations of the grinding members mounted at the position of the unbalance belonging to the second grinding member, the distance between said limiter and the unbalance of the second grinding member in the direction perpendicular to the axis of the tioe being less than the distance between the working surfaces of the grinding members.
L'emploi d'un tel limiteur d'amplitude des oscillations réciproques des orqanes de broyage, ainsi conçu-et dispose, empêche les organes de broyage de s'entrechoquer en cas d'amenée dans la zone de broyage d'une faible quantité de matitre à traiter ou d'absence provisoire de matière dans cette zone, cette protection améliorant la fiabilité de fonctionnement du dispositif de broyage et augmentant sa durée de service. The use of such a limiter of amplitude of the reciprocal oscillations of the grinding organs, thus designed and provided, prevents the grinding members from colliding with each other in the event of a small amount of material entering the grinding zone. master to be treated or temporary absence of material in this zone, this protection improving the operating reliability of the grinding device and increasing its service life.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif contient un châssis sur lequel, à l'aide d'éléments élastiques, sont montss deux organes de broyage en forme de pla- ques, tandis que ledit châssis est attaché à un support bar 1 'intermédiaire d'amortisseurs. According to another embodiment, the device contains a chassis on which, by means of elastic elements, are mounted two grinding members in the form of plates, while said chassis is attached to a support bar 1 'intermediate shock absorbers.
Cette conception du dispositif est avantageuse dans les cas de traitement de la matière contenant des fractions grossières, parce qu'elle permet d'amener sans incon vénient la matière de départ à travers la trémie de charge- ment directement dans la zone de broyage. This design of the device is advantageous in the case of treatment of the material containing coarse fractions, because it makes it possible to bring the starting material without inconvenience through the loading hopper directly into the grinding zone.
Selon une des variantes du dispositif, il est préférable que dans le dispositif possédant, comme second organe de broyage, un bàti placé sur un support avec amortisseurs interposés, les masses des organes de broyage et la rigidité des amortisseurs soient exprimées par la relation suivante
M + m < K1 , où M > m (1)
M.m c et où M est la masse du second organe de broyage, kg,
m, la masse du premier organe de broyage, kg,
c, la rigidité des amortisseurs, kg/sec2, et
= = (0,3 1,0) 10-5, facteur qui dépend de la fré-
quence de rotation du balourd, sec2.According to one of the variants of the device, it is preferable that in the device having, as a second grinding member, a frame placed on a support with interposed dampers, the masses of the grinding members and the rigidity of the dampers are expressed by the following relation
M + m <K1, where M> m (1)
Mm c and where M is the mass of the second grinding member, kg,
m, the mass of the first grinding member, kg,
c, the rigidity of the shock absorbers, kg / sec2, and
= = (0.3 1.0) 10-5, factor which depends on the frequency
unbalance rotation rate, sec2.
Les auteurs de l'invention ont établi que lorsque la masse M du second organe de broyage satisfait à la formule (1), le dispositif devient dynamiquement équilibré dans son ensemble, et les deux organes de broyage effectuent des oscillations synchrones et en opposition de phase
La conception décrite du dispositif donne une structure plus simple, parce qu'elle n'a pas besoin d'éléments constitutifs supplémentaires pour obtenir un synchronisme de mouvements des organes de broyage.The authors of the invention have established that when the mass M of the second grinding member satisfies the formula (1), the device becomes dynamically balanced as a whole, and the two grinding members perform synchronous and phase opposition oscillations
The described design of the device gives a simpler structure, because it does not need additional components to obtain synchronism of movements of the grinding members.
I1 est préférable que ledit premier organe de broyage muni d'un balourd ait une forme de plaque articulée sur une suspension dans le bâti, et qu'il soit pourvu d'un balourd supplémentaire dont l'axe de rotation se trouve dans un même plan avec l'axe de rotation du premier balourd et avec l'axe de la suspension, que les balourds soient couplés à un méca nisme qui leur imprime des rotations synchrones dans les directions opposées, et que les balourds soient en opposition de phase lorsque l'un dieux s'oriente sur l'axe de rotation de l'autre ou dans le sens opposé. I1 is preferable that said first grinding member provided with an unbalance has a form of plate articulated on a suspension in the frame, and that it is provided with an additional unbalance whose axis of rotation is in the same plane with the axis of rotation of the first unbalance and with the axis of the suspension, that the unbalances are coupled to a mechanism which gives them synchronous rotations in opposite directions, and that the unbalances are in phase opposition when the one god is oriented on the axis of rotation of the other or in the opposite direction.
Cette dernière structure du dispositif est la plus simple de toutes les variantes de réalisation décrites plus haut. This latter structure of the device is the simplest of all the variant embodiments described above.
L'emploi de deux balourds et leur disposition relative permet de maintenir l'équilibre dynamique du dispositif grâce à l'équilibrage réciproque des forces centrifuges des balourds dans le sens vertical. The use of two unbalances and their relative arrangement makes it possible to maintain the dynamic balance of the device thanks to the reciprocal balancing of the centrifugal forces of the unbalances in the vertical direction.
Pour réaliser les objectifs de l'invention, il est avantageux que le premier organe de broyage, pourvu d'un balourd, soit monte sur le second organe de broyage avec des éléments élastiques interposés, et muni d'un balourd supplémentaire, de telle façon que les deux balourds soient disposés symétriquement par rapport à l'axe vertical de l'organe de broyage, qu'ils soient couplés à des mécanismes les entraînant en rotation synchrone dans les sens opposes, et qu'ils se trouvent en opposition de phase lorsque l'un d'eux est orienté sur l'axe de rotation de l'autre ou dans le sens inverse. To achieve the objectives of the invention, it is advantageous that the first grinding member, provided with an unbalance, be mounted on the second grinding member with elastic elements interposed, and provided with an additional unbalance, in such a way that the two unbalances are arranged symmetrically with respect to the vertical axis of the grinding member, that they are coupled to mechanisms driving them in synchronous rotation in opposite directions, and that they are in phase opposition when one of them is oriented on the axis of rotation of the other or in the opposite direction.
Cette dernière conception est particulièrement intéressante pour le cas de traitement de matière fibreuse à tempXratures et pressions enlevées. Ici, les balourds, plus éloignés de la zone de broyage, sont mieux protégés contre le surchauffage. D'autre part, l'absence de joints d'étanchéité mobiles assure un fonctionnement normal du dispositif à des pressions élevées. This latter design is particularly advantageous for the treatment of fibrous material at removed temperatures and pressures. Here, the unbalances, further away from the grinding zone, are better protected against overheating. On the other hand, the absence of movable seals ensures normal operation of the device at high pressures.
L'emploi de deux balourds et leur disposition relative permet de maintenir l'équilibre dynamique du dispositif grâce à l'équilibrage réciproque- de forces centrifuges des balourd dans la direction horizontale. The use of two unbalances and their relative arrangement makes it possible to maintain the dynamic balance of the device thanks to the reciprocal balancing of centrifugal forces of the unbalances in the horizontal direction.
Dans ce qui suit, la présente invention-est illustrée par une description détaillée d'exemples de sa réalisa- tion, donnée en regard des dessins annexés sur lesquels
- la fiq. 1, montre en coupe, un dispositif de broyage de matière fibreuse, avec des balourds disposés sur deux organes de broyage, selon l'invention
- la fig. 2 montre une variante de réalisation du dispositif avec des balourds disposés sur deux organes de broyage en forme de plaques, vue en perspective et en coupe par- tielle
- la Fig. 3 montre une variante de réalisation d'un dispositif avec des balourds disposés sur un des organes de broyage, vue en perspective et en coupe
- la Fig. 4, montre en coupe, une autre variante de réalisation du dispositif avec des balourds montés sur un organe de broyage.In the following, the present invention is illustrated by a detailed description of examples of its embodiment, given with reference to the appended drawings in which
- the fiq. 1, shows in section, a device for grinding fibrous material, with imbalances disposed on two grinding members, according to the invention
- fig. 2 shows an alternative embodiment of the device with imbalances arranged on two grinding members in the form of plates, seen in perspective and in partial section
- Fig. 3 shows an alternative embodiment of a device with imbalances arranged on one of the grinding members, seen in perspective and in section
- Fig. 4, shows in section, another alternative embodiment of the device with imbalances mounted on a grinding member.
Etant donne que le procédé proposé par Invention est réalisé par le dispositif proposé, la description du pro- cédé est comprise dans la description du fonctionnement du dispositif. Since the process proposed by the invention is carried out by the proposed device, the description of the process is included in the description of the operation of the device.
Le dispositif de broyage de matières fibreuses comporte un premier organe de broyage 1 (fig. 1) et un second organe de broyage 2 avec des surfaces de travail respectives 3 et' 4 qui définissent une zone de broyage 5. Le premier organe de broyage 1 qui, en même temps, joue le rôle de bâti, est placé sur un support 6 avec des amortisseurs 7 interpo sés, Le bâti comprend des trémies de chargement 8 et de déversement 9. The grinding device for fibrous materials comprises a first grinding member 1 (fig. 1) and a second grinding member 2 with respective working surfaces 3 and 4 which define a grinding zone 5. The first grinding member 1 which, at the same time, plays the role of frame, is placed on a support 6 with shock absorbers 7 interspersed, The frame includes loading hoppers 8 and dumping 9.
Le second organe de broyage 2 se présente comme un rotor fixé sur une tige 10 suspendue à une articulation sphérique 11-à I'intérieur du bâti. The second grinding member 2 is in the form of a rotor fixed to a rod 10 suspended from a spherical articulation 11 inside the frame.
-te premier organe de broyage 1 comporte un balourd 12 couplé à un arbre moteur 13 qui tourne dans des roulements 14 montés sur l'organe de broyage 1. L'arbre moteur 13 est relié, par le moyen d'un accouplement elastique 15 et dune transmission par courroies trapézoidales 16, à un moteur électrique d entralnement 17. the first grinding member 1 comprises an unbalance 12 coupled to a motor shaft 13 which rotates in bearings 14 mounted on the grinding member 1. The motor shaft 13 is connected, by means of an elastic coupling 15 and from a transmission by V-belts 16, to an electric drive motor 17.
Le second organe de broyage 2 est, lui aussi, muni d'un balourd 18 placé sur la tige 10 moyennant des roulements 19. Le balourd 18 est orienté en opposition de phase au balourd 12 du premier organe de broyage 1. The second grinding member 2 is also provided with an unbalance 18 placed on the rod 10 by means of bearings 19. The unbalance 18 is oriented in phase opposition to the unbalance 12 of the first grinding member 1.
Les balourds 18 et 12 ont une liaison cinimatique- entre eux (cette liaison n'est pas représentée pour éviter de compliquer les dessins). Cette liaison cinématique est réalisable, par exemple, par le choix de la forme des balourds et de leur disposition relative. The unbalances 18 and 12 have a kinematic connection between them (this connection is not shown to avoid complicating the drawings). This kinematic link is achievable, for example, by the choice of the shape of the unbalances and their relative arrangement.
Le rotor 2 qui sert de second organe de broyage porte, monté en opposition de phase par rapport au balourd 18, un limiteur 20 d'amplitude des oscillations réciproques des organes de broyage 1 et 2 qui est réalisable par exemple en forme de demi-bague. Le limiteur 20 est placé au niveau de la position du balourd 18 et en est éloigné dans le sens perpendiculaire à l'axe de la tige 10 à une distance inférieure à celle qui sépare les surfaces de travail 3 et 4 des organes de broyage respectifs 1 et 2. The rotor 2 which serves as the second grinding member carries, mounted in phase opposition with respect to the unbalance 18, a limiter 20 of amplitude of the reciprocal oscillations of the grinding members 1 and 2 which can be produced for example in the form of a half-ring . The limiter 20 is placed at the position of the unbalance 18 and is moved away from it in the direction perpendicular to the axis of the rod 10 at a distance less than that which separates the working surfaces 3 and 4 from the respective grinding members 1 and 2.
La fig. 2 représente une réalisation du dispositif de broyage de matière fibreuse dans laquelle les organes de broyage 1 et 2 sont en forme de plaques fixées sur un ch s- sis 21. Des balourds 12 et 18 sont montés sur lesdites plaques. Le chassis 21 est monté sur un support 6 avec des amortisseurs 7 interposés. Les organes de broyage 1 et 2 sont suspendus au chassies 21 a l'aide d'éléments élastiques 22 sous forme de barres de torsion. Les barres de torsion sont fixées par ses extrémités au chassies 21 au moyen de brides 23. Chaque organe de broyage 1 et 2 est fixé sur la barre-de torsion 22 au moyen d'une bride 24. Fig. 2 shows an embodiment of the fibrous material grinding device in which the grinding members 1 and 2 are in the form of plates fixed on a frame 21. Unbalances 12 and 18 are mounted on said plates. The chassis 21 is mounted on a support 6 with interposed shock absorbers 7. The grinding members 1 and 2 are suspended from the casings 21 using elastic elements 22 in the form of torsion bars. The torsion bars are fixed at its ends to the casings 21 by means of flanges 23. Each grinding member 1 and 2 is fixed to the torsion bar 22 by means of a flange 24.
La fixation indépendante des organes de broyage 1 et 2 sur le chassis 21 permet d'amener sans inconvénient la matière de départ directement dans la zone 5 de broyage, ce oui permet le traitement d'une matière qui contient des fractions grossières. The independent attachment of the grinding members 1 and 2 to the frame 21 makes it possible to bring the starting material directly into the grinding zone 5 without disadvantage, this yes allows the treatment of a material which contains coarse fractions.
Chacun des balourds-' 12, 18, est monté sur un arbre moteur 13 qui, par le moyen d'un accouplement élastique 15, est relié â un moteur électrique d'entralnement 17. Each of the unbalances - '12, 18, is mounted on a motor shaft 13 which, by means of an elastic coupling 15, is connected to an electric drive motor 17.
La fig. 3 représente une réalisation d'un dispositif dans laquelle la fonction d'un second organe de broyage 2 installé sur un support 6 avec des amortisseurs 7 interpo sos, est remplie par le bati. Fig. 3 shows an embodiment of a device in which the function of a second grinding member 2 installed on a support 6 with dampers 7 interpo sos, is fulfilled by the frame.
Un premier organe de broyage 1 contenant un balourd 12 est réalisé sous forme d'une plaque articulée dans le b ti sur une suspension 25, et est muni d'un balourd supplémentaire 26 dont l'axe de rotation se trouve dans un plan commun avec ltaxe de rotation du balourd 12 et avec l'axe de la suspension 25. A first grinding member 1 containing an unbalance 12 is produced in the form of a plate articulated in the b ti on a suspension 25, and is provided with an additional unbalance 26 whose axis of rotation is in a common plane with the axis of rotation of the unbalance 12 and with the axis of the suspension 25.
Chacun des balourds 12 et 26 est monté sur un arbre moteur 13. L'un des deux arbres 13 est relié par un accouplement elastique (non représenté sur la figure pour simplifier les dessins) à un moteur électrique d'entraînement 17. La rotation des deux arbres 13 est synchronisée par un engrenage 27 qui fait que les arbres 13 tournent à une même vitesse mais dans les directions opposées. Les balourds 12 et 16 sont en opposition de phase lorsque l'un d'eux est orienté sur l'axe de rotation de l'autre ou dans le sens opposé. Each of the unbalances 12 and 26 is mounted on a drive shaft 13. One of the two shafts 13 is connected by an elastic coupling (not shown in the figure to simplify the drawings) to an electric drive motor 17. The rotation of the two shafts 13 is synchronized by a gear 27 which causes the shafts 13 to rotate at the same speed but in opposite directions. The unbalances 12 and 16 are in phase opposition when one of them is oriented on the axis of rotation of the other or in the opposite direction.
La fig. 4 représente une réalisation du dispositif dans laquelle la fonction d'un second organe de broyage 2 monté sur un support 6 avec des amortisseurs 7 interposés, est remplie par le bâti. Fig. 4 shows an embodiment of the device in which the function of a second grinding member 2 mounted on a support 6 with interposed dampers 7 is fulfilled by the frame.
Un premier organe de broyage 1, contenant un balourd 12, est installé sur le bâti avec des éléments élastiques 28 (ressorts) interposés, et muni d'un balourd supplémentaire 26. A first grinding member 1, containing an unbalance 12, is installed on the frame with elastic elements 28 (springs) interposed, and provided with an additional unbalance 26.
On choisit les longueurs et les rigidités desdits ressorts de façon a assurer, pendant le service du dispositif, une distance optimale entre les surfaces de travail respectives 3 et 4 des organes de broyage 1 et 2. The lengths and stiffnesses of said springs are chosen so as to ensure, during the service of the device, an optimal distance between the respective working surfaces 3 and 4 of the grinding members 1 and 2.
Les deux balourds 12 et 26 sont disposés symEtrique- ment par rapport à l'axe vertical du premier organe de broyage 1. Chacun des balourds, 12 et 26, est couplé à un organe moteur qui le fait tourner dans un sens opposé à la rotation de l'autre balourd et en synchronisme avec lui (le mécanisme d'entratnement n'est pas représenté pour ne pas compliquer les dessins). Les balourds 12 et 26 sont en opposition de phase lorsque l'un d'eux est orienté sur l'axe de rotation de l'autre ou dans la direction opposée. The two unbalances 12 and 26 are arranged symmetrically with respect to the vertical axis of the first grinding member 1. Each of the unbalances, 12 and 26, is coupled to a motor member which rotates it in a direction opposite to rotation. on the other unbalance and in synchronism with it (the drive mechanism is not shown so as not to complicate the drawings). The unbalances 12 and 26 are in phase opposition when one of them is oriented on the axis of rotation of the other or in the opposite direction.
Grâce au fait que les balourds 12, 26, sont Eloi- gnés de la zone 5 de broyage à une distance plus grande que dans l'art antérieur et dans les structures des figures pré édentes, ils sont protégés avec un haut degré de rareté contre le surchauffage quand on traite une matière fibreuse à des températures élevées. D'autre part, la structure oroposée ne contient pas de joints d'étanchéité mobiles, ce qui assure son fonctionnement normal à-des pressions élevées. Thanks to the fact that the unbalances 12, 26 are moved away from the grinding zone 5 at a greater distance than in the prior art and in the structures of the pre-edent figures, they are protected with a high degree of rarity against overheating when treating fibrous material at high temperatures. On the other hand, the oroposed structure does not contain mobile seals, which ensures its normal operation at high pressures.
Le dispositif de broyage de matière fibreuse fonctionne de la manière suivante. The fibrous material grinding device operates as follows.
La courroie trapézoidale transmet le couple de rotation du moteur électrique 17 (fig. 1) par l'intermédiaire de l'accouplement élastique 15 au balourd 12 appartenant au premier organe de broyage 1. Dans sa rotation, le balourd 12 engendre une force centrifuge qui par les roulements 14 est transmise au premier organe de broyage, constitué par le bâ- ti, et lui imprime des mouvements d'oscillation.En même temps le couple de rotation du balourd 12 est transmis au balourd 18 du second organe de broyage 2 constitué par le rotor. ta force centrifuge créée par la rotation du balourd 18- et transmise par les roulements 19 à la tige 10 et au rotor que porte cette tige, imprime à la tige 10 et au rotor des oscillations circulaires par rapport à la rotule 11, qui sont en opposition de phase et en synchronisme avec les oscillations du bâti. The trapezoidal belt transmits the torque of the electric motor 17 (fig. 1) via the elastic coupling 15 to the unbalance 12 belonging to the first grinding member 1. In its rotation, the unbalance 12 generates a centrifugal force which by the bearings 14 is transmitted to the first grinding member, constituted by the frame, and gives it oscillation movements. At the same time the torque of the unbalance 12 is transmitted to the unbalance 18 of the second grinding member 2 constituted by the rotor. the centrifugal force created by the rotation of the unbalance 18- and transmitted by the bearings 19 to the rod 10 and to the rotor which this rod carries, gives the rod 10 and the rotor circular oscillations relative to the ball joint 11, which are in phase opposition and in synchronism with the oscillations of the frame.
La matière fibreuse à traiter, par exemple, des copeaux de bois, arrive par la trémie de chargement 8 dans la zone de broyage 5. Se déplaçant par gravité et par vibration,. The fibrous material to be treated, for example, wood chips, arrives via the loading hopper 8 in the grinding zone 5. Moving by gravity and by vibration.
la matière subit des serrages mécaniques multiples avec des efforts optimaux et sensiblement égaux. the material undergoes multiple mechanical tightening with optimal and substantially equal forces.
Les serrages mécaniques multiples séparent les copeaux en fibres, broient et déchargent la matière par la trémie de déversement 9. Quand la zone 5 de broyage est vide ou contient trop peu de matiere à traiter, l'amplitude des oscillations circulaires du rotor s'accroit et peut provoquer des chocs entre rotor et bâti. La présence du limiteur 20 d'amplitude des oscillations relatives du rotor et du bâti exclut la possibilité de ces chocs, car le balourd 18 se serre contre ledit limiteur 20 et empêche la tige 10 de s'écarter davantage de l'axe longitudinal du dispositif. Multiple mechanical clamps separate the fiber chips, grind and discharge the material through the discharge hopper 9. When the grinding zone 5 is empty or contains too little material to be treated, the amplitude of the circular oscillations of the rotor increases and can cause shocks between rotor and frame. The presence of the limiter 20 of amplitude of the relative oscillations of the rotor and the frame excludes the possibility of these shocks, because the unbalance 18 is tightened against said limiter 20 and prevents the rod 10 from deviating further from the longitudinal axis of the device .
Lorsque le dispositif de la fig. 2 fonctionne, les organes de broyage 1 et 2, en forme de plaques, effectuent, l'un par rapport à l'autre, des oscillations dues à la torsion des éléments élastiques 22 (barres de torsion) sous l'effet des forces centrifuges développées par les balourds respectifs 12 et 18. Etant donné que le châssis 21 est installé sur le support 6 avec les amortisseurs 7 interposés, tandis que les organes de broyage 1 et 2 avec les balourds respectifs 12 et 18 sont fixés sur le châssis 21 à l'aide des éléments élastiques 22 (barres de torsion) interposés, en vertu du phénomène connu d'autosynchronisation, lesdites oscillations des organes de broyage 1 et 2 seront synchrones entre elles. When the device of FIG. 2 operates, the grinding members 1 and 2, in the form of plates, perform, relative to each other, oscillations due to the torsion of the elastic elements 22 (torsion bars) under the effect of centrifugal forces developed by the respective unbalances 12 and 18. Since the chassis 21 is installed on the support 6 with the shock absorbers 7 interposed, while the grinding members 1 and 2 with the respective unbalances 12 and 18 are fixed on the chassis 21 to using the elastic elements 22 (torsion bars) interposed, by virtue of the known phenomenon of self-synchronization, said oscillations of the grinding members 1 and 2 will be synchronous with one another.
La matiere fibreuse à traiter est fournie par la tremie 8 de chargement directement dans la zone 5 de broyage, où elle subit des serrages mécaniques multiples qui la transforment en masse de fibres séparées, après quoi elle est déchargée du dispositif par gravité. The fibrous material to be treated is supplied by the loading hopper 8 directly into the grinding zone 5, where it undergoes multiple mechanical tightenings which transform it into a mass of separate fibers, after which it is discharged from the device by gravity.
Lorsque le dispositif de la fig. 3 fonctionne, les forces centrifuges engendrées par la rotation des balourds 12 et 25 se totalisent et s'appliquent au premier organe de broyage 1 en forme de plaque qui effectue des oscillations sur la suspension 25 entre les surfaces de travail 4 du-second organe de broyage 2 constitué par le bâti. Pendant la rotation des balourds 12 et 26 leur disposition en antiphase, quand l'un d'eux est orienté sur l'axe de rotation de l'autre ou dans la direction opposée, les axes des deux balourds 12 et 26 étant dans ns un plan commun avec l'axe de la suspension 25, exclut i'effet nuisible sur l'axe de la suspension 25 de la part des forces centrifuges des balourds 12 et 26, soulage la suspension 26, améliore sa fiabilité et accrtIt sa durée de vie. When the device of FIG. 3 operates, the centrifugal forces generated by the rotation of the unbalances 12 and 25 total and apply to the first grinding member 1 in the form of a plate which oscillates on the suspension 25 between the working surfaces 4 of the second member of grinding 2 constituted by the frame. During the rotation of the unbalances 12 and 26 their arrangement in antiphase, when one of them is oriented on the axis of rotation of the other or in the opposite direction, the axes of the two unbalances 12 and 26 being in ns a common plane with the axis of the suspension 25, excludes the harmful effect on the axis of the suspension 25 from centrifugal forces of the unbalanced 12 and 26, relieves the suspension 26, improves its reliability and accrtIt its service life .
La matière à traiter (des copeaux de bois) arrive par la tremie s de chargement dans la zone 5 de broyage où, se déplaçant par gravité de haut en bas, elle subit des serrages mécaniques multiples et se transforme en une masse de fibres séparées qui est déchargée par la trémie 9 de déversement. The material to be treated (wood chips) arrives via the loading hopper in the grinding zone 5 where, moving by gravity from top to bottom, it undergoes multiple mechanical tightenings and is transformed into a mass of separate fibers which is discharged through the discharge hopper 9.
Les auteurs de l'invention ont établi que dans cette structure la fonction d'équilibrage dynamique du dispositif est remplie par le second organe de broyage 2 qui a une masse M, à condition que les masses du premier 1 et du second 2 organes de broyage satisfont à la relation (1). The authors of the invention have established that in this structure the dynamic balancing function of the device is fulfilled by the second grinding member 2 which has a mass M, provided that the masses of the first 1 and of the second 2 grinding members satisfy relation (1).
Lorsque le dispositif de la fig. 4 fonctionne, les forces centrifuges engendrées par la rotation des balourds forment une force résultante parallèle à l'axe vertical du dispositif. Sous l'effet de cette force, le premier organe de broyage 1 oscille sur les éléments élastiques 28 dans le sens vertical par rapport au second organe de broyage 2, le bâti. When the device of FIG. 4 operates, the centrifugal forces generated by the rotation of the unbalances form a resultant force parallel to the vertical axis of the device. Under the effect of this force, the first grinding member 1 oscillates on the elastic elements 28 in the vertical direction relative to the second grinding member 2, the frame.
Quand les balourds 12 et 26 tournent, leur disposition en antiphase lorsque l'un d'eux est orienté sur l'axe de rotation de l'autre ou dans la direction opposée, à condition que les balourds 12 et 26 soientsymétriques par rapport à l'axe vertical du premier organe de broyage 1, exclut une action nuisible sur le premier organe de broyage 1 par les forces centrifuges des balourds 12 et 26 dans le sens horizontal. When the unbalances 12 and 26 rotate, their arrangement in antiphase when one of them is oriented on the axis of rotation of the other or in the opposite direction, provided that the unbalances 12 and 26 are symmetrical with respect to the vertical axis of the first grinding member 1, excludes a harmful action on the first grinding member 1 by the centrifugal forces of the unbalances 12 and 26 in the horizontal direction.
La matière fibreuse à broyer est amenée de façon continue par la trémie 8 de chargement dans la zone 5 de broyage. Se déplaçant à l'intérieur de la zone 5 de broyage sou; l'effet de son propre poids, des vibrations et de la pression excedante a l'intérieur de la zone 5 de broyage, la matière subit des serrages mécaniques multiples, se transforme en une masse de fibres séparées et est déchargée du dispositif. The fibrous material to be ground is fed continuously by the loading hopper 8 into the ground area 5. Moving within the pound grinding zone 5; the effect of its own weight, vibrations and excess pressure inside the grinding zone 5, the material undergoes multiple mechanical tightenings, becomes a mass of separate fibers and is discharged from the device.
Comme dans le cas précédent, dans cette derniere structure la fonction d'équilibrage dynamique du dispositif est remplie par le second organe de broyage 2 lorsque la relation susmentionnée entre les masses du premier 1 et du second 2 organes de broyage est satisfaite. As in the previous case, in this latter structure the dynamic balancing function of the device is fulfilled by the second grinding member 2 when the aforementioned relationship between the masses of the first 1 and of the second 2 grinding members is satisfied.
Le dispositif proposé peut être utilisé avec le maximum d'avantages lors de la production de papier et de carton dans l'industrie de pâtes et papiers, pour la préparation de fourrages et d'additifs pour fourrages à partir de matières premières végétales et animales, pour la transformation de déchets de procédés d'hydrolyse, comme la lignine et la cellolignine, dans la préparation de matieres premières à protéines pour la transformation biochimique et l'hydrolyse fermentative. The proposed device can be used with the maximum of advantages during the production of paper and cardboard in the pulp and paper industry, for the preparation of fodder and additives for fodder from vegetable and animal raw materials, for the transformation of waste from hydrolysis processes, such as lignin and cellolignin, in the preparation of protein raw materials for biochemical transformation and fermentative hydrolysis.
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