WO1994021380A1 - Broyeur vibrant a cone et procede de reglage de la marche d'un tel broyeur - Google Patents

Broyeur vibrant a cone et procede de reglage de la marche d'un tel broyeur Download PDF

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WO1994021380A1
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Renaud Evrard
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C2/00—Crushing or disintegrating by gyratory or cone crushers
    • B02C2/02—Crushing or disintegrating by gyratory or cone crushers eccentrically moved
    • B02C2/04—Crushing or disintegrating by gyratory or cone crushers eccentrically moved with vertical axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C2/00—Crushing or disintegrating by gyratory or cone crushers
    • B02C2002/002—Crushing or disintegrating by gyratory or cone crushers the bowl being a driven element for providing a crushing effect

Definitions

  • the present invention relates to mills in which the material is ground between a cone and a frustoconical bottomless tank surrounding the cone, the working surfaces of the cone and of the tank being provided with an anti-wear coating, and in which the tank is mounted on a chassis movable relative to the frame and equipped with means capable of communicating to the tank circular or approximately horizontal vibrations or oscillations which cause, successively in all the radial planes, the approach then the distance of the cone and the tank .
  • the means used to vibrate or oscillate the tank can be unbalance vibrators, electromagnetic vibrators, etc.
  • the object of the present invention is to allow control of the operation of the mill and better monitoring of its condition, while increasing the life of the working surfaces.
  • the mill object of the present invention is characterized in that the cone is mounted on its support so as to be able to rotate freely around its axis and is equipped with means for measuring its speed of rotation around its axis, functionally linked to a system for adjusting the parameters - frequency and amplitude - of the means for vibrating the tank and to a system for adjusting the height of the cone relative to the tank.
  • Knowing the speed of rotation of the cone it is possible to determine, for a given adjustment of the mill (width of the annular slot in the outlet plane of the ground materials), the thickness of the layer of material in the outlet plane of the ground materials and, if necessary, modify it by adjusting the frequency and / or the amplitude of the means for vibrating the tank and / or the height position of the cone, to obtain a ground product having the desired particle size; these means automate the operation of the grinder. Furthermore, for given adjustments of the frequency and amplitude of the means for vibrating the tank and the width of the outlet slot, the change in the speed of rotation of the cone makes it possible to detect wear. cone and tank work surfaces.
  • the invention also relates to a method of adjusting a type mill defined above of measuring the speed of rotation of the cone about its axis, to determine the minimum thickness of the layer of material in the plane of outlet of the ground material from the measured value of the speed of rotation of the cone and the width of the annular slot existing in this plane between the cone and the tank when the mill is at rest, and to adjust the parameters of the means of vibration of the tank and / or the height position of the cone relative to the tank to maintain the minimum thickness of the layer of material equal to a set value.
  • Figure 1 is a top view of a vibrating cone crusher produced in accordance with the invention.
  • FIG 2 is a vertical sectional view along A-A of the crusher of Figure 1;
  • the cone 10 is mounted, by means of bearings 14, on a shaft end 12 which is supported by a frame 16; this assembly allows free rotation of the cone about its axis.
  • the frame 16 is mounted on an elastic system 30 reducing the transmission to the ground of stresses and vibrations. To reduce the amplitude of the vibrations of the frame, the latter could be equipped with means for putting in vibration subjecting it to forces in phase opposition with those coming from the tank 18 during grinding.
  • the frame 16 could be mounted directly on a properly dimensioned solid.
  • the tank 18 is fixed to a chassis 20 supported by a series of connecting rods 22 whose ends are articulated on the chassis and the frame.
  • Unbalance vibrators 24 are mounted on the chassis 20. They are driven in synchronism so as to cause horizontal circular movements of small amplitude of the chassis-tank assembly.
  • the drive is done by means of a mechanism comprising belts 36, tension rollers 38, drive pulleys 40, cardan shafts 42, a motor 46 and a phase shift device 44 of the type described in French patent n ° 92 01642 (publication number 2 687 080) and used to adjust the amplitude of the vibrations.
  • the motor 46 is equipped with a speed variator enabling the frequency of the vibrations to be adjusted.
  • the vibratory movements of the chassis-tank assembly cause the tank and the cone to come together periodically in each radial plane and, consequently, the material to be crushed between the tank and the cone.
  • a layer of material is formed on the inner surface of the tank, the thickness of which depends on the flow rate and the frequency and amplitude of the vibrations. This layer moves down the tank and the crushed products are evacuated through the outlet slot and fall into a collecting hopper placed under the crusher, through an annular passage formed in the frame.
  • the movements of the tank are accompanied by a rotation of the cone 10 about its axis under the action of the tangential forces exerted by the tank, by means of the material to be ground. This rotation makes it possible to obtain a stable fragmentation process and to greatly reduce the wear of the shields of the cone and of the tank.
  • the crusher is equipped with a system 26 for adjusting the height of the cone relative to the tank 18, for example a screw and nut system or a hydraulic cylinder.
  • This system makes it possible to adjust the width of the annular slot existing between the cone and the tank in the outlet plane 34 of the ground material; when the mill is at rest, this slot has a constant width over its entire periphery and equal to the difference of the radii of the cone and of the tank in the outlet plane 34.
  • the minimum thickness of which defined by the minimum distance between the cone and the tank in the outlet plane, depends on the initial adjustment of the height position. of the cone relative to the tank and of the amplitude and frequency of the vibrations.
  • the grain size of the ground products depends on the minimum thickness of the material layer and it is therefore possible to control the quality of the ground products by adjusting the amplitude or frequency of the vibrators, and to some extent the height position of the cone , by means of the system 26.
  • a device 28 for measuring the speed of rotation of the cone such as a magnetic induction sensor (brand IFM - type IFK3004 BPOG for example), makes it possible to constantly know this quantity and, knowing the setting value of the width of the annular outlet slot, to deduce the thickness of the layer of materials.
  • a magnetic induction sensor brand IFM - type IFK3004 BPOG for example
  • N K n • ff - e
  • This formula makes it possible to calculate e, to compare the value obtained with a set value and, if necessary, to adjust the amplitude and / or the frequency of the vibrations or the width f of the slit.

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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

L'invention concerne les broyeurs dans lesquels la matière est broyée entre un cône (10) et une cuve tronconique sans fond (18) entourant le cône et dans lesquels la cuve est montée sur un châssis (20) mobile par rapport au bâti et équipé de moyens (24) aptes à communiquer à la cuve des vibrations ou oscillations circulaires, approximativement horizontales. Pour permettre le contrôle de la marche du broyeur et une meilleure surveillance de son état, tout en augmentant la durée de vie des surfaces de travail, le cône (10) est monté sur son support (16) de façon à pouvoir tourner librement et est équipé de moyens (28) de mesure de sa vitesse de rotation autour de son axe en liaison avec des moyens (32) de réglage de la fréquence et/ou de l'amplitude des vibrations ou oscillations de la cuve.

Description

BROYEUR VIBRANT A CONE ET PROCÉDÉ DE RÉGLAGE DE LA MARCHE
D'UN TEL BROYEUR
La présente invention concerne les broyeurs dans lesquels la matière est broyée entre un cône et une cuve tronconique sans fond entourant le cône, les surfaces de travail du cône et de la cuve étant garnies d'un revêtement anti-usure, et dans lesquels la cuve est montée sur un châssis mobile par rapport au bâti et équipé de moyens aptes à communiquer à la cuve des vibrations ou oscillations circulaires et approximativement horizontales qui provoquent, successivement dans tous les plans radiaux, le rapprochement puis l'éloignement du cône et de la cuve. Les moyens utilisés pour faire vibrer ou osciller la cuve peuvent être des vibrateurs à balourd, des vibrateurs électro-magnétiques, etc..
Dans leur principe, ces appareils sont connus depuis longtemps, mais en pratique ils ont été peu utilisés. Dans les appareils connus de ce type, le cône est fixé rigidement sur son support. Or, les mouvements de rapprochement et d'éloignement du cône et de la cuve, qui provoquent l'écrasement de la matière à broyer, s'accompagnent, du fait des mouvements circulaires de la cuve, de déplacements relatifs parallèles aux plans tangentiels qui entraînent une instabilité de la machine et une usure rapide des surfaces de travail du cône et de la cuve. Par ailleurs, les appareils connus se prêtent mal à une conduite automatisée permettant d'obtenir des produits de granulométrie donnée.
Le but de la présente invention est de permettre un contrôle de la marche du broyeur et une meilleure surveillance de son état, tout en augmentant la durée de vie des surfaces de travail. Le broyeur objet de la présente invention est caractérisé en ce que le cône est monté sur son support de façon à pouvoir tourner librement autour de son axe et est équipé de moyens de mesure de sa vitesse de rotation autour de son axe, lié fonctionnellement à un système de réglage des paramètres -fréquence et amplitude- des moyens de mise en vibrations de la cuve et à un système de réglage de la position en hauteur du cône par rapport à la cuve. Connaissant la vitesse de rotation du cône, on peut déterminer, pour un réglage donné du broyeur (largeur de la fente annulaire dans le plan de sortie des matières broyées), l'épaisseur de la couche de matières dans le plan de sortie des matières broyées et, si nécessaire, la modifier par réglage de la fréquence et/ou de l'amplitude des moyens de mise en vibrations de la cuve et/ou de la position en hauteur du cône, pour obtenir un produit broyé ayant' la granulométrie voulue ; ces moyens permettent d'automatiser la marche du broyeur. Par ailleurs, pour des réglages donnés de la fréquence et de l'amplitude des moyens de mise en vibrations de la cuve et de la largeur de la fente de sortie, l'évolution de la vitesse de rotation du cône permet de détecter l'usure des surfaces de travail du cône et de la cuve.
L'invention a également pour objet un procédé de réglage d'un broyeur du type défini ci-dessus consistant à mesurer la vitesse de rotation du cône autour de son axe, à déterminer l'épaisseur minimale de la couche de matières dans le plan de sortie des matières broyées à partir de la valeur mesurée de la vitesse de rotation du cône et de la largeur de la fente annulaire existant dans ce plan entre le cône et la cuve quand le broyeur est au repos, et à régler les paramètres des moyens de mise en vibrations de la cuve et/ou la position en hauteur du cône par rapport à la cuve pour maintenir l'épaisseur minimale de la couche de matières égale à une valeur de consigne.
La description qui suit se réfère au dessin qui l'accompagne et montre, à titre d'exemple non-limitatif, une forme de réalisation de l'invention. Sur ce dessin :
La figure 1 est une vue de dessus d'un broyeur à cône vibrant réalisé conformément à l'invention ; et
La figure 2 est une vue en coupe verticale, suivant A-A, du broyeur de la figure 1 ; Dans le broyeur des figures 1 et 2, le cône 10 est monté, par l'intermédiaire de roulements 14, sur un bout d'arbre 12 qui est supporté par un bâti 16 ; ce montage permet une libre rotation du cône autour de son axe. Le bâti 16 est monté sur un système élastique 30 réduisant la transmission au sol des efforts et des vibrations. Pour réduire l'amplitude des vibrations du bâti, celui-ci pourrait être équipé de moyens de mise en vibrations le soumettant à des efforts en opposition de phase avec ceux provenant de la cuve 18 pendant le broyage. Le bâti 16 pourrait être monté directement sur un massif correctement dimensionné.
La cuve 18 est fixée sur un châssis 20 supporté par une série de bielles 22 dont les extrémités sont articulées sur le châssis et le bâti.
Des vibrateurs à balourd 24 sont montés sur le châssis 20. Ils sont entraînés en synchronisme de façon à provoquer des mouvements circulaires horizontaux de faible amplitude de l'ensemble châssis-cuve. L'entraînement se fait par le biais d'un mécanisme comportant des courroies 36, des galets tendeurs 38, des poulies motrices 40, des cardans 42, un moteur 46 et un dispositif de déphasage 44 du type décrit dans le brevet français n° 92 01642 (n° de publication 2 687 080) et permettant de régler l'amplitude des vibrations. Le moteur 46 est équipé d'un variateur de vitesse permettant de régler la fréquence des vibrations. Les mouvements vibratoires de l'ensemble châssis-cuve provoquent le rapprochement périodique de la cuve et du cône dans chaque plan radial et, par conséquent, l'écrasement de la matière entre la cuve et le cône. Il se forme sur la surface intérieure de la cuve une couche de matière dont l'épaisseur dépend du débit et de la fréquence et de l'amplitude des vibrations. Cette couche se déplace vers le bas de la cuve et les produits broyés sont évacués à travers la fente de sortie et tombent dans une trémie collectrice placée sous le broyeur, à travers un passage annulaire ménagé dans le bâti.
Les mouvements de la cuve s'accompagnent d'une rotation du cône 10 autour de son axe sous l'action des efforts tangentiels exercés par la cuve, par l'intermédiaire de la matière à broyer. Cette rotation permet d'obtenir un procédé de fragmentation stable et de réduire fortement l'usure des blindages du cône et de la cuve.
Le broyeur est équipé d'un système 26 de réglage en hauteur du cône par rapport à la cuve 18, par exemple un système à vis et écrou ou un vérin hydraulique. Ce système permet de régler la largeur de la fente annulaire existant entre le cône et la cuve dans le plan de sortie 34 des matières broyées ; lorsque le broyeur est au repos, cette fente a une largeur constante sur toute sa périphérie et égale à la différence des rayons du cône et de la cuve dans le plan de sortie 34.
En cours de broyage, il se forme entre le cône et la cuve une couche de matière dont l'épaisseur minimale, définie par l'écart minimal entre cône et cuve dans le plan de sortie, est fonction du réglage initial de la position en hauteur du cône par rapport à la cuve et de l'amplitude et de la fréquence des vibrations. La granulométrie des produits broyés dépend de l'épaisseur minimale de la couche de matières et il est donc possible de contrôler la qualité des produits broyés en réglant l'amplitude ou la fréquence des vibrateurs, et dans une certaine mesure la position en hauteur du cône, au moyen du système 26. Un dispositif 28 de mesure de la vitesse de rotation du cône, tel qu'un capteur à induction magnétique (marque IFM - type IFK3004 BPOG par exemple), permet de connaître en permanence cette grandeur et, connaissant la valeur de réglage de la largeur de la fente annulaire de sortie, d'en déduire l'épaisseur de la couche de matières.
La vitesse de rotation du cône est donnée par la formule : N = K n • ff - e)
D . cos a avec K = constante n = fréquence des vibrations (vitesse de rotation des vibrateurs) f = valeur de réglage de la fente annulaire de sortie e = épaisseur de la couche a = i angle au sommet du cône
Cette formule permet de calculer e, de comparer la valeur obtenue à une valeur de consigne et, si nécessaire, de régler l'amplitude et/ou la fréquence des vibrations ou la largeur f de la fente.
On peut donc automatiser la conduite du broyeur, pour obtenir des produits broyés ayant la granulométrie voulue, au moyen d'un automate ou d'un calculateur 32 qui reçoit les informations du capteur 28 et qui peut envoyer des instructions au dispositif de déphasage 44 et au moteur 46 pour régler l'amplitude et/ou la fréquence des vibrations, et au système 26 pour modifier la position en hauteur du cône.
Comme expliqué plus haut, on peut aussi, en observant les variations de la vitesse de rotation du cône dans des conditions de marche données, détecter l'usure des surfaces de travail du cône et de la cuve.
Il est bien entendu que les modifications qui peuvent être apportées aux formes de réalisation décrites, par l'emploi de moyens techniques équivalents, et relatifs, notamment, au montage rotatif du cône sur le bâti et aux moyens de mise en vibrations de la cuve entrent dans le cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Broyeur comportant un bâti, une cuve sans fond supportée par un châssis mobile par rapport au bâti, un cône placé à l'intérieur de la cuve et des moyens aptes à communiquer à la cuve des vibrations ou oscillations circulaires et approximativement horizontales, caractérisé en ce que le cône (10) est monté sur son support (16) de façon à pouvoir tourner librement autour de son axe et est équipé de moyens (28) pour mesurer la vitesse de rotation du cône autour de son axe, en liaison avec des moyens (32) de réglage de la fréquence et/ou de l'amplitude des vibrations ou oscillations de la cuve.
2. Broyeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mouvements de la cuve (18) sont engendrés par des vibrateurs (24) montés sur ledit châssis (20).
3. Broyeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un système de réglage (26) de la position en hauteur du cône par rapport à la cuve.
4. Procédé de réglage d'un broyeur selon la revendication 1, 2 ou 3, consistant à mesurer la vitesse de rotation du cône autour de son axe, à déterminer l'épaisseur minimale de la couche de matières dans le plan de sortie des matières broyées à partir de la valeur mesurée de la vitesse de rotation du cône et de la largeur de la fente annulaire existant dans ce plan entre le cône et la cuve quand le broyeur est au repos, et à régler la fréquence et/ou l'amplitude des vibrations ou oscillations de la cuve pour maintenir l'épaisseur minimale de la couche de matières à une valeur de consigne.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on règle la position en hauteur du cône (10) par rapport à la cuve (18) pour maintenir l'épaisseur minimale de la couche de matières à la valeur de consigne.
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'on détermine l'usure des surfaces actives de la cuve (18) et du cône (10) à partir des variations de la vitesse de rotation du cône autour de son axe pour des réglages donnés de la fréquence et de l'amplitude des vibrations ou oscillations et de la largeur de la fente de sortie.
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