<Desc/Clms Page number 1>
Procédé d'exploitation d'un concas- seur pneumatique .
Cette invention concerne un procédé d'exploita- tion de concasseurs pneumatiques dans lesquels le travail de broyage est assuré par un courant d'agent ou fluide de travail gazeux (en règle générale de l'air). Le jet assurant le travail se forme par détente de l'agent de
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
es travai2 dans une ou plusieurs .tuy.èrj cle foraB appropriée.
Il faut que l'agent de travail soit oomprimé et, dans la plupart des cas, il se produit après la compression encore un réchauffage par quoi l'énergie libérée lors de la dé- tente,par conséquent la vitesse du jet, est augmentée.
Avec une énergie de détente déterminée à transformer dans le ooncasseur, le travail de compression est d'autant plus réduit que la température de l'agent de travail est plus élevée, soit qu'une plus faible pression soit pro- duite, soit que la quantité de l'agent de travail soit choisie plus petite. L'agent de travail réchauffé favo- rise aussi le séchage de matière à broyer au besoin humi- de pendant l'opération de concassage et le séchage amélio- re aussi, dans la plupart des cas, la capacité d'être bro- yée de la matière. Par conséquent, le chauffage de l'a- gent de travail comprimé est avantageux dans la plupart des cas pour de multiples raisons.
Aux avantages du concasseur pneumatique, parmi lesquels il y a lieu de mentionner au premier plan la suppression de pièces de construction animées de mouvements dans le concasseur même, il y a lieu d'opposer dans de nombreux cas, et cela également lorsque le chauffage de l'agent de travail est très poussé, un grand besoin d'énergie pour la compres- sion de l'agent de travail gazeux comparativement au be- soin d'énergie de concasseurs d'autres types.
L'énergie de compression est absorbée par un
<Desc/Clms Page number 3>
moteur qui commande le compresseur. Dans la plupart des cas il s'agit d'un moteur électrique, mais parfois égale- ment d'une turbine à vapeur.
L'invention vise à réduire les frais exposés pour la compression de l'agent de travail et par suite pour le concassage. L'invention consiste à introduire dans un, agent de travail gaz eux, dont au moins une partie sert au fonctionnement du concasseur, par compression et réchauffage, une plus grande quantité d'énergie que celle qui est nécessaire pour assurer le fonctionnement du con- casseur et à utiliser le surplus d'énergie dans un moteur commandant le compresseur. Il est ainsi possible d'assu- rer le travail decompression nécessaire pour le fonction- nement du conoasseur tout au moins en partie par de la chaleur introduite dans.l'agent de travail et d'économi- ser par là totalement ou partiellement la dépense d'énergie mécanique ou électrique.
Dans la plupart des cas, le prix de la chaleur et le prix de l'énergie mécanique ou éleo- trique sont dans un rapport tel que les frais exposés pour le concassage suivant le procédé de l'invention sont eauooup plus faibles que suivant un procédé usuel jusqu'à résent. En outre, on peut souvent rendre de nouveau uti- @isable la chaleur introduite, de sorte qu'un concassage pratiquement sans frais est possible.
Le surplus d'énergie nécessaire peut @ être produit en comprimant et chauffant une plus grande quanti-
<Desc/Clms Page number 4>
té d'agent de travail que celle qui est nécessaire au f onc- tionnement du concasseur et en faisant détendre l'excès d'agent de travail dans un moteur commandant le compres - seur. Ce procédé est particulièrement avantageux lorsque la chaleur encore contenue dans le surplus d'agent detra- vail après la détente peut être rendue utilisable d'une manière quelconque (dans certains cas également en denors de l'installation de concassage). On assure une utilisa- tion partielle par exemple lorsque cette chaleur est conduite à l'agent de travail comprimé à l'aide d'un échangeur thermique.
Dans des installations de foyers à poussier de charbon à soufflage direct du poussier produit dans le foyer, le surplus d'agent de travail qui se détend peut être introduit comme air secondaire dans le foyer.
Dans ce cas, non seulement la chaleur contenue dans la partie de l'agent de travail traversant le concasseur, mais toute la chaleur introduite dans le système est con- duite au foyer.
Une installation de ce genre est particulièrement simple lorsque la quantité tétale d'air de combustion est refoulée par le compresseur, une partie de cette quantité servant d'air de travail du concasseur et par conséquent comme quantité d'air primaire et l'autre partie servant, après détente effectuée, comme quantité d'air secondaire.
On économise alors unesoufflante particulier et son moteur de commande pour l'air secondaire.
<Desc/Clms Page number 5>
L'énergie en surplus peut aussi être obtenue en comprimant l'agent de travail servant au fonctionnement du concasseur à une pression supérieure à la pression nécessaire au fonctionnement du concasseur et en le dé- tendant, après réchauffage, dans un moteur servant à la commande du compresseur, au moins approximativement à la pression nécessaire au fonctionnement du concasseur. Il pont: se produire, en ce faisant, que ]'agent de travail soit, après détente effectuée dans le moteur, encore trop chaud pour pouvoir être utilisé pour le fonctionnement du concasseur. Dans ce cas, de la chaleur est retirée à l'agent de travail avant son entrée dans le concasseur et on s'efforce toujours naturellement de réutiliser cet- te chaleur retirée d'une manière quelconque.
Ceci peut être fait de préférence en conduisant à l'agent de travail entre le compresseur et le moteur la chaleur qui a été retirée.
Au cas où au moins une partie de l'agent de travail est séparée de la matière fine dans un sépara - teurd derrière le concasseur, cette partie peut également être utilisée au réchauffage de l'agent de travail entre le compresseur et le moteur. Naturellement ,une autre utilisation quelconque .de cette chaleur perdue est égale- ment possible, le cas éhhéant également dans une installa- tion qui n'a aucun rapport avec l'installation de broyage ou concassage.
<Desc/Clms Page number 6>
On peut aussi utiliser une quantité d'agent de travail supérieure à celle qui est nécessaire pour le fonctionnement du concasseur et cette quantité d'agent de travail peut en outre être comprimée à une pression supérieure à celle qui est nécessaire pour le fonctionne- ment du concasseur. La partie de l'agent de travail qui est nécessaire au fonctionnement du concasseur se détend alors dans le moteur qui commande le compresseur jusqu'à la pression nécessaire au fonctionnement du concasseur, tandis que le surplus d'agent de travail se détend dans un moteur 1 une pression inférieure à celle qui est nécessaire au fonctionnement du concasseur. L'agent de travail en surplus détendu peut alors être de nouveau utilisé au ré- chauffage de l'agent de travail entre le compresseur et le moteur.
Lorsque la chaleur introduite dans l'installa- tion ne suffit pas à fournir l'énergie de compression, un moteur auxiliaire peut aLder le moteur dans lequel l'agent de travail se détend. Il est particulièrement avantageux d'intercaler dans le courant d'agent de travaib un compres- seur supplémentaire qui est commandé de son côté par un moteur d'unctypo quelconque. Mais on peut aussi introdui- re de l'énergie auxiliaire dans l'installation en intro- duisant dans l'agent de travail refoulé par le compresseur principal encore un gluide gazeux comprimé de genre auel- conque.
Ceci peut par exemple se faire de façon qu'un com - presseur auxiliaire commandé de façon quelconque travaille
<Desc/Clms Page number 7>
en par@llèle par rapport au compresseur principal ou en amenant un fluide à l'état de vapeur sous pression. Dans ce cas, l'amenée d'un fluide supplémentaire de ce genre peut se faire avant ou après le réchauffage de l'agent de travail. En particulier, une semblable introduction de fluide supplémentaire est à envisager pendant la période de mise en fonctionnement d'une installation de ce genre.
Les dessins annexés donnent, à titre d'exemple, huit schémas d'installation pour la mise en oeuvre du pro- cédé de l'invention.
Les fig. 1 et 2 illustrent le cas où une quan - tité d'agent de travail supérieure à celle qui est néces- saire pour le fonctionnement du concasseur est comprimée et chauffée à la pression nécessaire au fonctionnement du concasseur.
Dans les figs. 3 à 7, la quantité de l'agent de travail est égale à celle qui est nécessaire pour le fonc- tionnement du concasseur. Toutefois, l'agent de travail est comprimé à une pression supérieure à celle qui est né- cessaire au fonctionnement du concasseur.
Dans la fig. 8, les deux cas précédents sont superposés ou combinés.
Dans tous ces schémas, 1 est un moteur de com- mande de type quelconque et 3 le compresseur principal accouplé au moteur 4 (dans lequel l'agent de travail se détend). 5 est le concasseur pneumatique, auquel l'agent
<Desc/Clms Page number 8>
de travail arrive par le conduit 10, tandis que la matiè- re à concasser est amenée par le conduit 15 et que le poussier ou autre matière réduite produit est évacué par le conduit 14 avec l'agent de travail (qui se détend dans le concasseur). 7 est le conduit d'aspiration du compres- seur principal 3.
Le dispositif pour le réchauffage de l'agent de travail est intercalé dans le conduit d'admis- sion 9 du moteur à détente 4 ; dans les fig. 1,3,4, 5,6,et 8, ce dispositif est constitué sous la forme d'échangeurs thermiques à surfaces 11, 12, tandis que dans le cas des fig. 2 et 7 l'agent de travail est chauf- fé dans une chambre de combustion 13 soumise à la pres - sion de l'agent de travail. Dans les fig.2.5 et 7, on a représenté un compresseur auxiliaire 2 intercalé de- vant le compresseur principal. 6 est le conduit d'aspi- ration du compresseur auxiliaire 2. Dans les fig. 1 et 4, un dispositif échangeur thermique supplémentaire 16, 17 est encore intercalé dans le conduit 8 ; cet échangeur thermique transmet la chaleur retirée l'agent de travail détendu dans l'agent de travail comprimé .
En ce qui concerne les schémas, il y a lieu de donner les détails complémentaires suivants ; en supp- sant que la température de l'agent de travail qui traverse le conoasseur ne doit pas être aussi élevée que la tempé- rature de la partie qui traverse le moteur à détente 4, dans la fig. 1 le branchement du conduit 10 se fait
<Desc/Clms Page number 9>
entre l'échangeur thermique 16,17 et le dispositif de chauffage 11,12.
Mais le conduit d'amenée au concasseur pourrait aussi être branché sur un étage inter- médiaire de l'échangeur thermique 11, 12 comme cela est indiqué par la ligne pointillée 10a dans la fig. 1 l'accouplement entre le moteur 1 et le groupe cons - titué par le compresseur 3 et le moteur 4 peut être réalisé directement ou avec intercalation d'un méca - nisme de transmission. Le chauffage de l'agent de tra - vail dans les échangeurs thermiques 11,12 peut être effectué par exemple par la chaleur perdue d'un généra- teur de vapeur .
Dans la fig. 2, le chauffage de l'agent de travail se fait par la combustion d'un combustible quelconque das la chambre de combustion 13, qui est intercalée entre les conduits 8 et 9,31 désigne le conduit d'introduction du combustible. Une première partie de la quantité d'air de travail pour leconcas- seur est prélevée par le conduit 38 avant la chambre de combustion 13 et une ee-oonde partie de cette quan- tité est prélevée par le conduit 39 après la chambre de combustion. Les deux conduits se réunissent en 10.
Dans leconduit 38, ilest intercalé un organe de réglage 40, par lequel la température du mélange dans le conduit 10 peut être influencée. Ici, le mo- teur de commande 1 n'est pas accouplé mécaniquement au groupe 3, 4, mais il commande le compresseur auxiliaire supplémentaire. 2. Un compresseur de ce gen-
<Desc/Clms Page number 10>
re pourrait aussi être intercalé dans le conduit de refoulement 8m; en outre, un compresseur supplémentaire pourrait être monté en parallèle par rapport au compres- seur principal. Le conduit 41 tracé en pointillé indi- que une variante suivant laquelle un agent de travail supplémentaire est introduit dans le moteur 4. Par exemple, si 4 est une turbine à air chaud, on pourrait introduire de la vapeur d'eau par 41 pour aider au tra-
EMI10.1
11 ro 7 va il , en prévoyant pour cell. une tuyè/ au.xiliaire .
Un dispositif auxiliaire de ce genre pourrait aussi être prévu à côté d'un moteur de commande proprement dit au moment de la mise en fonctionnement de l'installation ou également lorsque cette dernière est sous une charge extraordinairement forte. Pour la combustion interne dans la chambre 13, on peut choisir un combustible solide, liquide, gazeux ou mixte. Le chauffage peut aussi être effectué en appliquant le chauffage indirect dans un premier étage (fig. 1).et par combustion interne
EMI10.2
dans uiz s ecsonclaae. ' utilisatiom d'unt- partie due ils chaleur de l'air d'échappement du moteur 4 pour le réchauffage de l'air dans le conduit 8 pourrait natu- rellement aussi être effectuée dans le cadre du schema de la fig. 2.
Dans la fige 3, une compression préalable se fait dans le compresseur auxiliaire 2 commandé par le moteur 1. Le groupe constitué par le compresseur 3 et le moteur
<Desc/Clms Page number 11>
4 fonctionne sans amenée d'énergie mécanique étrangère.
La quantité dont la pression régnant dans le conduit 7 est inférieure à celle régnant dans ;' conduit 10 corres- ond au gain obtenu en énergie étrangère mécanique. Le chauffage dans l'échangeur thermique 11,12 peut par exemple se l'aire par des gaz de combustion d'un foyer, par exemple d'un générateur de vapeur, d'un four métallur- gique, d'un fur de cimentation ou d'une installation analogue. Lorsqu'il s'agit du broyage de combustible et de l'introduction par soufflage direct du mélange de combustible et d'air produit dans un foyer, la totalité de la chaleur s'échappant par le conduit 14 est rendue utilisable sans plus dans le foyer. Pour,.,plus de simpli- cité, on suppose toujours dansce qui suit que l'agent de travail est de l'air.
La division de la compression dans deux groupes 1, 2 et 3, 4 séparés mécanique - ment offre certains avantages, en particulier pour la mise en marche, car le moteur 1 n'est alors chargé que oon- formément . la capacité d'absorption du compresseur corres- pondant 2 et le groupe 3 prend progressivement la vites- se et la charge interne normales en atteignant les tem- pératures désirées. On peut @ construire le groupe compresseur 3, 4 sous la forme d'un turbo-moteur/sans prendre en /et par conséquence considération un moteur de commande /donner les dimen-/ minimales /au groupe sions/et le nombre de tours optimale.
<Desc/Clms Page number 12>
Dans la fig. 4, on a représenté une liaison mécanique entre le moteur 1, le compresseur 3, et le moteur 4. On peut naturellement (en particulier lors- cae 1 est un moteur électrique) intercaler entre celui- ci et le groupe 3, 4 un mécanisme de transmission de type quelconque. Si 1 est une turbine à vapeur, on pour- ra en règle générale bien réaliser un accouplement direct avec le groupe 3, 4 ( ce dernier étant suppose être compresseur). un turbo-moteur-.
Si l'on suppose que la température- régnant derrière le moteur 4 est trop élevée pour le fonctionnement du concasseur en considération du produit à broyer, on intercale dans le conduit 10 un échangeur thermique 16, 17, par lequel l'agent de travail passant dans le conduit 8 est réchauffé et celui passant dans le conduit 10 est refroidi. Le dispositif de chauffage est soulagé de façon corre spondante.
Dans la fig. 5, un refroidissement de l'air passant dans le conduit 10 est également effectué par un échangeur thermique 18, 19. La chaleur est absorbée par l'air de combustion, qui est conduit dans une chambre de combustion 20, à laquelle un combustible de nature quelconque est mené par 21. Les gaz de combustion traversent le dispositif de chauffage 11,12 et s'échap- pent, après avoir cédé la majeure partie de leur contenu calorique, par 22. La chaleur absorbée en 18,19 est transmise indireotement à l'agent de travail comprimé:
<Desc/Clms Page number 13>
L'emploi d'air de combustion réchauffé dans la chambre 20 constitue en général un avantage en ce qui concerne l'obtention d'une bonne combustion. Dans le cas de broyage de combustible, on peut brûler dans la chambre de combustion du poussier de combustible qui est tiré de 14.
Dans la fig. 6, le mélange d'air et de pous- sier est mené par le conduit 14 dans un séparateur 22.
Le poussier s'échappe par 23, tandis que l'air séparé s'échappe par 24. Une partie de cet air est mené dans une chambre de combustion 26, à laquelle du combustible de nature quelconque est amené par 27. Les gaz de combustion quittent la chambre 26 par le conduit 28, qui se réunit au conduit 29. Le mélange chaud traverse le dispositif de chauffage 11,12 et s'échappe par 30 après refroidissement effectué. La chaleur contenue dans l'air séparé est transmise d'une manière directe à l'agent de travail comprimé. Ici, également, l'emploi d'air de combustion chaud dans la chambre 26 est avan- tageux. Si un combustible est traité dans 5, des traces de combustibles, qui sont encore éventuellement conte- nues dans l'air séparé en 22, peuvent être utilisées dans la chambre de combustion 26.
Dans la fig. 7, on a supposé, comme dispositif de chauffage, une chambre 13, dans laquelle un aombusti- ble introduit par 31 est brûlé dans l'air sous pression
<Desc/Clms Page number 14>
arrivant par 8. Un avantage de ce procédé est d'éviter des surfaces transmettant de la chaleur ; des pertes par gaz perdues sont évitées.
Dans la fig. 8, on a supposé qu'un surplus d'air est comprimé. Ce surplus est tiré'du conduit 10 par le conduit de dérivation 33, il se détend dans le moteur 32 à peu près à la pression atmosphérique et passe dans la chambre de combustion 35 : à laquelle un combustible quelconque est amené par 36. Les gaz de combustion servent à chauffer l'air comprimé dans le dispositif 11, 12 et ils s'échappent par 37. La cha- leur contenue dans l'air en surplus est transmise indirec- tement à l'air comprimé.
Comme l'excès d'air est soumis à une plus grande chute de pression par détente que la quantité d'air de travail proprement dite, il se produit ainsi une plus grande récupération, de sorte que le mode de fonctionnement utilisant un pareil surplus et la déten- te correspondante à un étage inférieur peut être rémuné- rateur. Les moteurs 4 et 32 peuvent être combinés cons- tructivement en un seul moteur à deux étages (par exemple une turbine à deux étages avec prise dans le conduit 10).
Au lieu de se détendre en série par rapport la quantité principale, la quantité en surplus de l'agent de travail pourrait aussi se détendre en parallèle par rapport cette quantité principale (toutefois plutôt avec une pression finale inférieure; . Le conduit 33 serait alors brandie sur 9. Mais le moteur à detente 32 peut
<Desc/Clms Page number 15>
aussi être accouplé avec un compresseur auxiliaire.
L'exécution du procédé conduit dans la plupart des cas a l'emploi d'une turbine à air chaud à un seul étage avec un compresseur rotatif à un ou plusieurs étages.
Ces groupes de machines peuvent être construits d'une manière extrêmement avantageuse, car les nombres de tours appropriés pour la turbine et le compresseur sont très bien hamonisés l'un à l'autre. On obtient en conséquence un minimum de poids et d'encombrement.
Ceci présente une importance toute particulière dans l'emploi sur des véhicules de type quelconque. La régla- bilité de groupes de ce genre est très favorable. Par exem- ple, il y a lieu de prendre en considération pour influen- cer le fonctionnement : la variation de la température d'admission de la turbine, la variation de la section des es tuyèr/ sur le concasseur, la variation de l'énergie auxiliaire amenée au besoin.
Le procédé conforme à l'invention N'est en aucune façon lié au type des machines utilisées pour la compression et pour la détente. De même, il n'y a aucune limitation dans le choix de moteurs auxiliaires utilisés au besoin et dans le mode d'introduction d'énergie supplé- mentaire dans l'installation. La constitution du dispositif servant au réchauffage de l'agent de travail peut présenter toutes formes imaginables. Le concasseur pneumatique peut avoir une forme de réalisation quelconque. ;Les
<Desc/Clms Page number 16>
montages et dispositifs servant à la transmission de chaleur peuvent être différents des exemples représentés.
Il n'y a aucune limitation en ce qui concerne la pression et la température, ainsi que le rapport entre la quantité totale de l'agent de travail et la partie de cet agent qui traverse le concasseur. En particulier, on signale qu'également après le concasseur il peut régner une pression notable au-dessus de la pression atmosphérique, comme cela est par exemple envisagé dans le cas de concassage de combustible en liaison avec un foyer travaillant sous pression. Ni en ce qui concerne la matière à broyer venant en considération, ni en ce qui concerne l'agent ou fluide de travail gazeux à ut iliser il n'y a aucune limitation.