WO1998046357A1 - Perfectionnements aux broyeurs a piste annulaire et rouleau - Google Patents

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Philippe Chevalier
Alain Cordonnier
Philippe Lagache
Christophe Obry
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    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/06—Mills with rollers forced against the interior of a rotary ring, e.g. under spring action
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/003—Shape or construction of discs or rings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C15/004—Shape or construction of rollers or balls

Definitions

  • the present invention relates to shredders comprising an annular track with a horizontal axis, a roller capable of rolling on said track, means for pressing the roller on the track and means for moving the material from one edge to the other of the track. , so that it passes several times under the roller before being evacuated.
  • Rench Patent No. 91 09788 it has been proposed to give the roller and / or the track a profile such that the spacing between the roller and the track decreases progressively or by degrees from one edge of the track to the other.
  • the object of the present invention is to improve the efficiency of shredders of this type and to better distribute the mechanical stresses in the roller and the track.
  • the mill object of the present invention is characterized in that the spacing between the roller and the track decreases from the edge of the track located on the side of the supply of material to be ground up to a distance from this edge at least equal to 80% of the width of the track, and then grows faster to form a decompression zone on the side of the discharge of the ground material.
  • the track is constituted by a ring secured to a drum with a horizontal axis which forms a supply chamber on one side of the track and an evacuation chamber on the other side, and a dam annular is provided at the end of the evacuation chamber opposite to that adjacent to the track to maintain in said chamber a layer of crushed material whose thickness is such that it practically reaches the edge of the roller in the plane of the edge adjacent to the runway.
  • the axial extent of the decompression zone, counted from the edge of the track located on the side of the discharge of the material, is between 2% and 20%, preferably 5% to 15%, of the width of the track, and in this zone the angle formed by the track and the peripheral surface of the roller, in the plane containing the axes of the track and the roller, is less than 50 °.
  • the track is cylindrical and the roller is formed of at least two frustoconical parts, a first part whose diameter increases from its end located on the feed side up to a distance from this end at least equal to 80% of the axial length of the roll, and a second part of decreasing diameter located at its other end.
  • the track may have a frustoconical profile with a diameter which decreases from its edge situated on the side of the supply of material to be ground up to the decompression zone and a constant or variable angle at the top; in the decompression zone, the diameter of the track increases in the direction of progression of the material.
  • a cylindrical roller whose axis will be parallel to the axis of the track or will make an angle less than 5 ° with it.
  • Figure 1 is a vertical section of a crusher produced in accordance with the invention.
  • Figure 2 is a section through a plane perpendicular to the axis of the crusher of Figure 1;
  • FIGS. 3 and 4 illustrate two other embodiments of the invention.
  • the crusher shown in the drawings consists of a drum 10, with a horizontal axis, which is supported by shoes 12 allowing its rotation about its axis; these pads could be replaced by a bearing or rollers.
  • the drum is rotated by conventional means, not shown, for example by a motor and a reduction gear, the output shaft of which carries a pinion engaged with a toothed ring fixed on the drum.
  • the drum consists of a ferrule internally coated with wear plates which, in the central part, form an annular grinding track 14, with a cylindrical surface.
  • the interior of the drum is thus divided into a feed zone 11, a grinding zone 13 and a discharge zone 15.
  • Annular flanges 17 provided at the two ends of the shell form dams making it possible to maintain a layer of material in the feeding and evacuation areas.
  • This drum is closed at its two ends by sheets mounted on a fixed support and to which are connected a feed chute, at one end, a discharge chute and a suction duct for the pneumatic evacuation of fine particles, the other extremity.
  • a roller 16 is mounted inside the drum, so that it can roll on the track 14 when the drum is driven in rotation. More precisely, when the crusher is in operation, the roller rolls on the layer of material covering the track.
  • the roller is provided with two shaft ends mounted in bearings fixed to two levers arranged on the outside of the drums, on either side thereof. Hydropneumatic springs or cylinders acting on the bearings or on the levers make it possible to press the roller on the grinding track with a predetermined and adjustable force.
  • the roller 16 is made up of three frustoconical parts, with different conicities.
  • the two main parts 16a and 16b extend over approximately 80% of the length of the roller; their diameter increases in the direction of progression of the material on the track (direction of the arrow in FIG. 1) and the angle at the top of the part 16a, closest to the feeding zone, is greater than that of part 16b.
  • the part 16c located on the side of the evacuation zone, has a diameter which decreases in the direction of progression of the material and its angle at the top is clearly greater than that of the other two parts but less than 100 °; the axial length of this part is between 2% and 20%, preferably 5 and 15%, of the useful length of the roller.
  • decompression zone 19 which follows the zone of pressurization of the material between the roller and the track.
  • This decompression zone and the layer of material formed in the evacuation zone oppose the sudden ejection of the compressed material between the track and the roller, near the edge of the roller, (edge effect). This allows better control of the grinding in the area adjacent to the decompression area.
  • the decompression zone ensures better distribution of the mechanical stresses in the roller near its lateral face.
  • the thickness of the layer of material 20 formed in the discharge zone 15 is such that it practically reaches the edge of the roller in the plane of the edge of the track adjacent to this zone.
  • a device intended to ensure the step-by-step advance of the material, from one end to the other of the drum, is arranged in the upper half of the latter, on the descending part of the circular trajectory of the materials.
  • This device has been shown diagrammatically in FIG. 1 by a series of inclined blades 18 which detach from the wall of the drum and the track the material which is normally held there by centrifugal force. The detached material slides on the blades 18 and, because of their inclination is moved there from the inlet to the outlet of the mill.
  • the speed of advance of the material is adjusted; different speeds can be chosen for the feeding, grinding and evacuation zones.
  • the device for advancing the material could be of the type described in the aforementioned French patent No. 91.09788.
  • FIG 3 there is shown schematically another embodiment of the track and the roller.
  • the track is formed of three frustoconical surfaces 14a, 14b and 14c joined so that its diameter decreases, in the direction of progression of the material indicated by the arrow, over most of its width then grows rapidly in its last part.
  • the angle at the top of the surface 14a is greater than that of the surface 14b.
  • the surface 14c of the track and the roller define the decompression zone. In the plane of the figure, which contains the axes of the roller and the track, the angle formed by this part of the track and the roller is less than 50 °.
  • the surface of the roller 16 is cylindrical and its axis is parallel to that of the track.
  • the track has a first frustoconical part, with a decreasing diameter in the direction of progression of the material (arrow), and a second cylindrical part.
  • the roller is cylindrical and its axis is inclined relative to the axis of the track at an angle ⁇ of less than 5 °. It has at its end adjacent to the evacuation zone a frustoconical portion defining, with the track, a decompression zone.
  • Other shapes of the track and the roller can be chosen to obtain a decreasing spacing, in the direction of progression of the material, between the track and the roller, over most of the width of the track, and to provide an area decompression on the side of the evacuation zone; it is understood that all of these forms are within the scope of the invention. It is evident, moreover, that the invention also applies to shredders comprising several rollers on the same track or several tracks.

Abstract

L'invention a pour objet un broyeur comportant une piste annulaire à axe horizontal (14), un rouleau (16) apte à rouler sur ladite piste, des moyens pour presser le rouleau sur la piste et des moyens (18) pour déplacer la matière d'un bord à l'autre de la piste de telle sorte qu'elle passe plusieurs fois sous le rouleau avant d'être évacuée. Pour améliorer l'efficacité du broyeur et la répartition des contraintes mécaniques dans le rouleau et la piste, le piste (14) et le rouleau (16) sont conçus de telle sorte que leur écartement décroît depuis le bord de la piste (14) situé du côté de l'alimentation en matière à broyer jusqu'à une distance de ce bord au moins égale à 80 % de la largeur de la piste, et en ce que cet écart croît ensuite rapidement pour former une zone de décompression (19) du côté de l'évacuation de la matière broyée.

Description

* Perfectionnements aux broyeurs à piste annulaire et rouleau . La présente invention concerne les broyeurs comportant une piste annulaire à axe horizontal, un rouleau apte à rouler sur ladite piste, des moyens pour presser le rouleau sur la piste et des moyens pour déplacer la matière d'un bord à l'autre de la piste, de telle sorte qu'elle passe plusieurs fois sous le rouleau avant d'être évacuée. Pour améliorer le broyage lorsque les matières à broyer ont une granulométrie hétérogène on a proposé (brevet français n° 91 09788) de donner au rouleau et/ou à la piste un profil tel que l'écartement entre le rouleau et la piste décroisse progressivement ou par degrés d'un bord à l'autre de la piste.
Le but de la présente invention est d'améliorer l'efficacité des broyeurs de ce type et de mieux répartir les contraintes mécaniques dans le rouleau et la piste.
Le broyeur objet de la présente invention est caractérisé en ce que l'écartement entre le rouleau et la piste décroît depuis le bord de la piste situé du côté de l'alimentation en matière à broyer jusqu'à une distance de ce bord au moins égale à 80 % de la largeur de la piste, et croît ensuite plus rapidement pour former une zone de décompression du côté de l'évacuation de la matière broyée.
Suivant une forme de réalisation préférée, la piste est constituée par un anneau solidaire d'un tambour à axe horizontal qui forme une chambre d'alimentation sur un côté de la piste et une chambre d'évacuation sur l'autre côté, et un barrage annulaire est prévu à l'extrémité de la chambre d'évacuation opposée à celle attenante à la piste pour maintenir dans ladite chambre une couche de matière broyée dont l'épaisseur est telle qu'elle atteint pratiquement le bord du rouleau dans le plan du bord adjacent de la piste.
De préférence, l'étendue axiale de la zone de décompression, comptée à partir du bord de la piste située du côté de l'évacuation de la matière, est comprise entre 2 % et 20 %, de préférence 5 % à 15 %, de la largeur de la piste, et dans cette zone l'angle formé par la piste et la surface périphérique du rouleau, dans le plan contenant les axes de la piste et du rouleau, est inférieur à 50°.
Suivant une forme de réalisation du broyeur, la piste est cylindrique et le rouleau est formé d'au moins deux parties tronconiques, une première partie dont le diamètre croit depuis son extrémité située côté alimentation jusqu'à une distance de cette extrémité au moins égale à 80 % de la longueur axiale du rouleau, et une seconde partie de diamètre décroissant située à son autre extrémité.
En variante, la piste peut avoir un profil tronconique avec un diamètre qui décroît depuis son bord situé du côté de l'alimentation en matière à broyer jusqu'à la zone de décompression et un angle au sommet constant ou variable ; dans la zone de décompression, le diamètre de la piste croît dans le sens de progression de la matière. Avec une telle piste, on pourra utiliser un rouleau cylindrique dont l'axe sera parallèle à l'axe de la piste ou fera un angle inférieur à 5 ° avec celui-ci.
La description qui "suit se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes de réalisation de l'invention et sur lesquels :
La figure 1 est une coupe verticale d'un broyeur réalisé conformément à l'invention ;
La figure 2 est une coupe, par un plan perpendiculaire à l'axe, du broyeur de la figure 1 ; et
Les figures 3 et 4 illustrent deux autres formes de réalisation de l'invention. Le broyeur représenté sur les dessins est constitué par un tambour 10, à axe horizontal, qui est supporté par des patins 12 permettant sa rotation autour de son axe ; ces patins pourraient être remplacés par un coussinet ou des galets. Le tambour est entraîné en rotation par des moyens classiques, non représentés, par exemple par un moteur et un réducteur dont l'arbre de sortie porte un pignon en prise avec une couronne dentée fixée sur le tambour. Le tambour est constitué par une virole revêtue intérieurement de plaques d'usure qui, dans la partie centrale, forment une piste de broyage annulaire 14, à surface cylindrique.
L'intérieur du tambour est ainsi divisé en une zone d'alimentation 11, une zone de broyage 13 et une zone d'évacuation 15. Des rebords annulaires 17 prévus aux deux extrémités de la virole forment des barrages permettant de maintenir une couche de matière dans les zones d'alimentation et d'évacuation. Ce tambour est fermé à ses deux extrémités par des tôles montées sur un support fixe et auxquelles sont raccordées une goulotte d'alimentation, à une extrémité, une goulotte de décharge et un conduit d'aspiration pour l'évacuation pneumatique des particules fines, à l'autre extrémité.
Un rouleau 16 est monté à l'intérieur du tambour, de façon à pouvoir rouler sur la piste 14 lorsque le tambour est entraîné en rotation. Plus précisément, lorsque le broyeur est en fonctionnement, le rouleau roule sur la couche de matière recouvrant la piste. Le rouleau est muni de deux bouts d'arbre montés dans des paliers fixés à deux leviers disposés à l'extérieur des tambours, de part et d'autre de celui-ci. Des ressorts ou des vérins hydropneumatiques agissant sur les paliers ou sur les leviers permettent de presser le rouleau sur la piste de broyage avec une force prédéterminée et réglable.
Le rouleau 16 se compose de trois parties tronconiques, de conicités différentes. Les deux parties principales 16a et 16b s'étendent sur environ 80 % de la longueur du rouleau ; leur diamètre croit dans le sens de progression de la matière sur la piste (sens de la flèche sur la figure 1) et l'angle au sommet de la partie 16a, la plus proche de la zone d'alimentation, est supérieur à celui de la partie 16b. La partie 16c, située du côté de la zone d'évacuation, a un diamètre qui décroît dans le sens de progression de la matière et son angle au sommet est nettement supérieur à celui des deux autres parties mais inférieur à 100° ; la longueur axiale de cette partie est comprise entre 2 % et 20 %, de préférence 5 et 15 %, de la longueur utile du rouleau. Elle délimite avec la piste une zone de décompression 19 qui fait suite à la zone de mise en pression de la matière entre le rouleau et la piste. Cette zone de décompression et la couche de matière 20 formée dans la zone d'évacuation s'opposent à l'éjection brutale de la matière comprimée entre la piste et le rouleau, près du bord du rouleau, (effet de bord). Cela permet de mieux contrôler le broyage dans la zone adjacente à la zone de décompression. En outre, la zone de décompression permet d'assurer une meilleure répartition des contraintes mécaniques dans le rouleau près de sa face latérale. L'épaisseur de la couche de matière 20 formée dans la zone d'évacuation 15 est telle qu'elle atteint pratiquement le bord du rouleau dans le plan du bord de la piste adjacent à cette zone.
Un dispositif destiné à assurer l'avance pas à pas de la matière, d'une extrémité à l'autre du tambour, est disposé dans la moitié supérieure de ce dernier, sur la partie descendante de la trajectoire circulaire des matières. Ce dispositif a été schématisé sur la figure 1 par une série de lames inclinées 18 qui détachent de la paroi du tambour et de la piste la matière qui y est normalement maintenue par la force centrifuge. La matière détachée glisse sur les lames 18 et, du fait de leur inclinaison y est déplacée de l'entrée vers la sortie du broyeur. En réglant l'inclinaison des lames 18 on règle la vitesse d'avance de la matière ; des vitesses différentes peuvent être choisies pour les zones d'alimentation, de broyage et d'évacuation. En variante, le dispositif d'avance de la matière pourrait être du type décrit dans le brevet français n° 91.09788 précité.
Sur la figure 3, on a représenté schématiquement une autre forme de réalisation de la piste et du rouleau. Au lieu d'être cylindrique, la piste est formée de trois surfaces tronconiques 14a, 14b et 14c accolées de telle sorte que son diamètre décroît, dans le sens de progression de la matière indiqué par la flèche, sur la majeure partie de sa largeur puis croît rapidement dans sa dernière partie. L'angle au sommet de la surface 14a est plus grand que celui de la surface 14b. La surface 14c de la piste et le rouleau définissent la zone de décompression. Dans le plan de la figure, qui contient les axes du rouleau et de la piste, l'angle que forment cette partie de la piste et le rouleau est inférieur à 50°. La surface du rouleau 16 est cylindrique et son axe est parallèle à celui de la piste.
Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 4, la piste comporte une première partie tronconique, à diamètre décroissant dans le sens de progression de la matière (flèche), et une seconde partie cylindrique. Le rouleau est cylindrique et son axe est incliné par rapport à l'axe de la piste d'un angle β compris inférieur à 5°. Il comporte à son extrémité adjacente à la zone d'évacuation une portion tronconique définissant, avec la piste, une zone de décompression. D'autres formes de la piste et du rouleau peuvent être choisies pour obtenir un écartement décroissant, dans le sens de progression de la matière, entre la piste et le rouleau, sur la majeure partie de la largeur de la piste, et ménager une zone de décompression du côté de la zone d'évacuation ; il est bien entendu que toutes ces formes entrent dans le cadre de l'invention. Il est évident, par ailleurs, que l'invention s'applique aussi aux broyeurs comportant plusieurs rouleaux sur une même piste ou plusieurs pistes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Broyeur comportant une piste annulaire à axe horizontal (14), un rouleau (16) apte à rouler sur ladite piste, des moyens pour presser le rouleau sur la piste et des moyens pour déplacer la matière d'un bord à l'autre de la piste de telle sorte qu'elle passe plusieurs fois sous le rouleau avant d'être évacuée, caractérisé en ce que l'écartement entre le rouleau (16) et la piste (14) décroît depuis le bord de la piste situé du côté de l'alimentation en matière à broyer jusqu'à une distance de ce bord au moins égale à 80 % de la largeur de la piste, et en ce que cet écart croît ensuite rapidement pour former une zone de décompression (19) du côté de l'évacuation de la matière broyée.
2. Broyeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la piste (14) est constituée par un anneau solidaire d'un tambour coaxial (10) qui forme une chambre d'évacuation (15) sur un côté de la piste, et un barrage annulaire (17) est prévu à l'extrémité de la chambre d'évacuation la plus éloignée de la piste pour maintenir dans ladite chambre une couche de matière broyée dont l'épaisseur est telle qu'elle atteint pratiquement le bord du rouleau dans le plan du bord adjacent de la piste.
3. Broyeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans le plan contenant l'axe du rouleau et de la piste, l'angle ( ) formé par la piste et le rouleau dans la zone de décompression (19) est inférieur à 50°.
4. Broyeur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la piste (14) est cylindrique et le rouleau est formé d'au moins deux parties tronconiques, une première partie (16a, 16b) dont le diamètre croit depuis son extrémité située côté alimentation jusqu'à une distance de cette extrémité au moins égale à 80 % de la longueur axiale du rouleau, et une seconde partie (16c) de diamètre décroissant, située à son autre extrémité.
5. Broyeur selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la piste est formée d'au moins deux surfaces tronconiques, une première surface (14a, 14b) dont le diamètre décroît depuis son bord situé côté alimentation jusqu'à une distance de ce bord au moins égale à 80 % de la largeur de la piste, et une seconde surface (14c) de diamètre croissant, adjacente à son autre bord.
6. Broyeur selon la revendication 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que l'axe du rouleau est incliné par rapport à l'axe de la piste d'un angle (β) inférieur à 5°.
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