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"PROCEDE ET APPAREIL POUR LE BROYAGE DE MATIERES DE TOUT GENRE
DANS UN RECIPIENT" La. présente inventionest relative à un procédé et à un appareil pour le broyage de matières de tout genre dans un ré- cipient au moyen d'engins broyants mobiles dans eelui-ei.
Il est connu de concasser et de broyer les matières dans des récipients au moyen d'engins broyants auxquels on imprime un tel mouvement que sous l'influence de la pesanteur ils effeetuent le travail de eonoassage et de broyage. A titre d'exemple de ce genre, on peut citer le broyeur à boulets ou le tube breyeur où un mélange de matière et d'engins broyants est mis en mouvement par la rotation du broyeur d'une manière telle que les engins broyants s'élèvent à une certaine hauteur dans lesehs de rotation après quoi ils tombent et, en tombant, broient la matière.
De plus, il est connu de provoquer un mouvement réelproque entre les engins broyants et la matière par une vibra- tion du récipient les eontenant ainsi que cela se fait; par exemple, dans les broyeurs dits broyeurs à vibration ou à os-
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Cillation. Les susdites machines de broyage présentent l'inconvénient qu'il n'est pas possible d'employer avec avantage de petits engins broyants, parce que, sous la seule influence de la pesanteur, ils ne produisent pas l'effet de choc suffisant pour broyer d'une manière efficace la matière, et d'ailleurs, il n'est pas possible d'obtenir de pressions de broyage plus élevées même avec des engins broyants normaux.
Par le procédé suivant la présente invention, on élimine cet inconvénient, et la caractéristique de ce procédé réside dans le fait que le récipient de broyage ou un agitateur dispo- sé dans celui-ci, ou tous les deux, sont mis en rotation si rapide autour de l'axe du récipient: que, par suite de la forée centrifuge, les engins broyants et la matière s'accumulent en une couche le long de la périphérie du récipient, couche dans laquelle les engins broyants se meuvent les uns par rapport aux autres, de façon à occasionner le broyage, le récipient et l'agitateur tournant à des vitesses de rotation différentes, ou l'un étant stationnaire tandis que l'autre tourne.
Le broyage se fait de préférence continuellement d'une manière telle qu'on sépare la matière finie en faisant circuler les engins broyants et la matière de façon à passer, à l'intérieur ou à l'extérieur du récipient, en des endroits où la matière finie, par voie mé- canique, pneumatique ou, .le cas échéant, par voie magnétique, peut être séparée des engins Droyants et de .La matière non finie, après quoi les engins broyants et la matière non finie sont ramenés au,récipient. La matière finie peut être emmenée, d'une manière connue en soi, au moyen d'un courant d'air ou ae gaz envoyé a travers le récipient.
Outre ia matlere, on peut aussi dans certains cas amener les engins broyants à un séparateur d'où ils sont ramenés au récipient conjointement avec la matière non suffisamment broyée.
Suivant l'invention, on peut refroldir la matière pendant le broyage, de préférence par refroidissement du récipient de broyage. De plus, on peut ;faire vibrer le récipient de broyage pour occasionner encore des déplacements relatifs des engins broyants. Enfin, le broyage peut d'effectuer comme broyage numide ou broyage à sec.
Conformément à l'invention, on obtient divers avatanges par rapport aux procédés connus jusqu'a présent. Par exemple, il est possible d'opérer exactement avec la pression nécessaire au broyage, et non pas avec un excès de pression et, par oonsé- quent, un excès de consommation en force motrice. De plus, il
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est possible d'obtenir des pressions bien supérieures à selles obtenues par les procédés connus jusqu'ici où Les engins bro- yants se déplacent sous l'influence de la pesanteur.
Suivant l'invention, on pourra donc employer des engins croyants de très faibles dimensions, de sorte que, dans chaque cas partieu- lier, on pourra employer des engins broyants ayant juste la grosseur la plus économique pour la finesse voulue de la matière à broyer. En effet, il est possible d'employer des engins broyants de l'ordre de grosseur allant jusqu'à 1 mm et malgré cela d'obtenir des pressions de broyage suffisantes. Un exemple de ce genre est le broyage du citent qui a déjà été broyé jusqu'à la finesse d'environ 8% de résidu sur le tamis de 4900 mailles. Suivant l'invention, ce ciment a été broyé par des engins broyants de 3,5 mm à une finesse d'environ 1/2% de résidu sur ledit tamis. La pression de broyage provient de la force centrifuge agissant sur les engins broyants.
Si, par exemple, le récipient est fixe* tandis que l'agitateur tourne, les parties de la couche qui se trouvent les plus rapprochées de la paroi du récipient se déplacent à une vitesse voisine de zéro, tandis que les parties de la couche qui se trouvent les plus rapprochées de l'agitateur se déplacent'à une vitesse un peu inférieure à celle de l'agitateur. Ainsi, la répartition de la vitesse de la couche va en croissant d'une façon linéaire entre les deux valeurs, d'où il s'ensuit que les engins-broyants se déplacent les uns par rapport aux autres, étant en même temps exposés à de grandes pressions. On a des conditions analogues si l'agita- teur est fixe, tandis que le récipient tourne, ou s'ils tournent tous les deux, mais à des vitesses de rotation différentes.
On pourra aussi réaliser le mouvement réciproque des engins broyants en forçant la couche à se retirer totalement ou partiellement de la paroi du récipient, par exemple, au moyen d'agitateurs fixes servant ainsi de racloirs, après quoi la couche se posera de nouveau le long de la paroi du récipient.
Conformément à l'invention, on opère avec des vitesses de rotation si élevées que la force centrifuge est de beaucoup prédominante. A titre d'exemple, on peut indiquer que l'accé- lération de la force centrifuge est plusieurs fois plus grande que l'accélération de la pesanteur. En opérant avec des vitesses de rotation de ce genre, on trouve que la masse d'engins broyants et de matière se comporte à proprement parler eomme un liquide visqueux lorsqu'il s'agit du broyage des matières pul-
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vérulentes à des finesses ultérieures sous l'emploi de petits engins broyants. De préférence, on travaille avec une couche relativement mince, de façon à obtenir que la pression de broyage reste pratiquement constante dans toute l'épaisseur de la couche.
L'appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention peut comprendre un récipient annulaire ou cylindrique avec entrée et sortie pour la matière et un agitateur disposé centralement dans le récipient et qui arrive tout près de la paroi du récipient, ou qui ne s'approche de celle-ci qu'en un point tel que la distance entre l'agitateur et la paroi du réci- pient soit supérieure à environ trois fois la dimension transversale des engins boyants. En cas de broyage par des engins broyants de plus grandes dimensions, il faut donc que l'agitateur arrive tout près de la paroi du récipient, pour éviter des coincements, et en cas de broyage par des engins broyants de plus petites dimensions, il faut que.l'agitateur se trouve à une distance d'au moins trois fois la dimension transversale des engins broyants.
Pour empêcher que les engins broyants ne glissent sur les parties des parois et du fond du récipient ou sur les parties des parois fixes disposées dans le récipient ainsi que les parties de l'agitateur qui constituent les surface de broyage,celles-ci peuvent être munies de rainures, de saillies, d'évidements ou similaires. Les parois du récipient ou l'agiteteur, ou des deux, peuvent être munies de saillies transporteuses, telles que des nervures obliques ou hélicoïdales, continues ou discontinues. De cotise façon, on peut faire circuler la matière et les engins broyants dans le récipient lui-même, de façon à établir la séparation susmentionnée de la matière finie. Le récipient peut être à axe vertical ou à axe horizontal.
En cas de construction à axe vertical, l'agitateur peut être agencé pour transporter les engins broyants et la matière vers le haut du récipient qui en haut peut être muni d'un tamis retenant lesngins broyants, mais laissant passe la matière finie. Les engins broyants peuvent ensuite tomber par gravité au fond du récipient. A la partie supérieure du recipient, on peut insuffler de l'air ou du gaz pour l'évacuation de la matière. L'insuf- flation se fait de préférence par des ouvertures tangentielles.
Le récipient peut de composer d'un nombre de compartiements disposés l'un au-dessus de l'autre qui communiquent les uns avec les autres par des ouvertures par où la matière et les engins
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broyants peuvent passer de l'un des compartiments à l'autre, de façon qu'il-se produise un transport sensiblement de bas en haut dans le récipient. La division en compartiments comporte l'avantage que, dans le cas où l'appareil serait arrêté, l'ensemble de la matière et des engins broyants ne s'aceumule pas au fond du récipient, de-façon 'à rendre difficile le démarrage, car ce n'est qu'une moindre partie qui s'accumule dans chaque compartiment, lesdites ouvertures entre les compartiments étant d'une Conne telle que la matière et les engins broyants ne puissent pas passer d'un compartiment à un compartiment inférieur.
Si' l'on emploie un récipient à axe horizontal, la matière broyée et les engins broyants peuvent être évacués par un tropplein, après quoi la matière finie est séparée des engins broya±± et de la matière non suffisamment broyée qui tous les deux sont ramenés au récipient. Dans le récipient à axe horizontal, on peut encore disposer des tamis retenant les engins broyants, mais laissant passer la matière finie.
Les dessins annexé représentent, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation d'un appareil conforme à l'invention.
La figure 1 représente un appareil à axe vertical.
La figure 2 représente un appareil analogue à séparation par de l'air.
La'figure 3 représente un mode de réalisation modifié, également à axe vertical.
La figure 4 représente le même appareil après enlèvement d'une partie de la paroi du récipient.
La figure 5 est une coupe suivant laligne V-V de la figure 3.
La figure 6 représente une coupe d'un appareil à axe verti- cal.
La figure 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 6.
La figure 8 représente un appareil à axe vertical, divisé en compartiments.
La figure 9 représente un appareil à axe horizontal.
La figure 10 est une coupe suivant la ligne @ de la figure'a.
La figure 11 est une coupe suivant la ligne XI-XI de la figure 10.
La figure 12 représente une variante d'un appareil à axe horizontal.
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Sur la figure 1,1 représente un récipient cylindrique à axe vertical. Dans le récipient, se urouve un arbre 2 ou sont fixés, au moyen aes bras 4 et du moyeu , les pas de vis 3 qui, par la rotation de l'arbre, occasionnent l'agitation du mélange des engins broyants et de la matière, pour le mettre en mouvement en une couche le long de la paroi du récipient, comme indiqué sur la figure. L'arbre 2 estactionné par l'intermédiaire d'un accouplement 9. En gaut, le récipient est muni d'un tamis 6 retenant les engins broyants et la matière non suffisamment broyée, mais laissant passer la matière finie dans une enveloppe 8 avec sortie 7.
Au fur et à mesure qu'ils passent vers le aaut du récipient, les engins broyants et la matière quittent la paroi de celui-ci, les pas de vis n'arrivant pas tout près du couvercle du récipient, pour être recueillis par uentonnoir 11 suspendu par des boulons 12, d'où ils sont introduits centralement dans le recipient, pour tomber au fond de celui-ci, et puis ils sont transportés de nouveau le long de la paroi du récipient. Par une entrée 10, la matière est amenée à la partie inférieure du récipient. Plusieurs pas de vis peuvent être disposés sur l'arbre 2, et ils n'ont pas besoin d'être continus.
Sur la figure 2, le récipient est muni en haut de fentes tangentielles 6' entourées d'une enveloppe 8' ou, par l'entrée 7', arrive de l'air venant d'un ventilateur 15. Cet air passe par les fentes et entraîne la matière broyée. En haut de l'arbre 2, on a disposé un système d'ailes 16 permettant de séparer la matière non suffisamment broyée, après quoi, par une sortie 13, le mélange d'air et de matière passe à un cyclone 14 où la matière finie est séparée, alors que l'air est aspiré par le ventilateur 15, comme indiqué par les flèches sur la figure. Autour du récipient, et au dessous de l'enveloppe 8',On a disposé un tube à tuyères 17 où de l'eau est amenée par une soupape 18.
L'eau coule sur le côté extérieur du récipient, de façon à le refroidir et, par conséquent, également la matière qu'il contient A la partie inférieure, le récipient est muni d'une rigole 19 avec sortie 20 pour l'accumulation et l'enlèvement de l'eau.
Les figures 3-5 représentent un appareil comprenant un récipient 21 avec entrée 22 pour la matière et barres d'agitation 24 fixées à l'arbre 25 au moyen des bras 23. L'arbre est actionné par l'intermédiaire d'un accouplement 26. Par une tubulure d'entrée tangentielle 27, on introduit dans le récipient de l'air ou du gaz pour l'évacuation de la matière broyée par
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une sortie centrale 28 du récipient. Egalement ici l'air est amené de préférenée à l'endroit ou la matière et les engins broyants quittent la paroi du récipient. L'agitateur- consiste en barres 24 disposées obliquement et permettant le transport des engins broyants et de la matière du fond du récipient vers le haut de celui-ci, comme indiqué par les flèches sur la figure 3.
Sur les figures 6 et 7, 51 représente un récipient tournant à axe vertical. Le récipient est muni d'un arbre creux 55 disposé centralement et logé dans le palier 52. Sur l'ambre 55 est montée une roue dentée 53 qui est actionnée par le pignon 54.
Dans le récipient se trouvent deux racloirs fixes 56 fixés aux bras 57 qui. à leur tour, sont calés sur un arbre fixe-58. Le récipient est fermé par un couvercle fixe .2.2 muni d'un entonnoir d'entrée 61 pour la matière et d'une tubulure d'entrée 60 pour l'air à l'aide duquel la matière suffisamment broyée est évacuée du récipient par l'arbre creux 55. Chacun @es agitateurs 56 enlève de la paroi du récipient unpartie de la couche qui s'y trouve, comme cela ressort plus clairement de la figure 7, après quoi ladite partie de la couche se réunit avec la couche non retirée de la paroi du récipient.
De cerce façon, il se produit non seulement des déplacements relatifs entre les différents engins broyants, mais ceux-ci frappent aussi la paroi du récipient avec une certaine force, de sorte qu'il se produit aussi un certaineffet de choc.
La. figure 8 représente un récipient 21' où l'on a prévu des cloisons séparatrices 44, de sorte que le récipient est divisé en un certain nombre de compartiments superposés. Dans chaque compartiment se trouvent des agitateurs 24 fixés aux bras qui, à leur tour, sont fixés à un arbre 25' traversant tout le récipient et qui est actionné par l'intermédiaire de l'accouplement 26'. Dans chaque cloison séparatrice 44, se trouve une ouverture centrale munie d'un collet 43 empêchant la matière et les engins broyants de tomber par ladite ouverture.
De plus, comme il ressort des figures 10 et 11, chaque cloison séparatrice est munie d'ouvertures 45 qui peuvent être pratiquées d'une manière telle qu'une partie de la plaque 44 soit repoussée hors du plan de la partie restante de la plaque, de façon à s'incliner legèrement vers le bas. Les agitateurs 24 montent le mélange de la matière et des engins broyants par les ouvertures 45, tandis que ce mélange ne descend pas par lui-même par lesdites ouvertures, une fois les agitateurs arrêtés.
La
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matière et les engins broyants quittent le compartiment supérieur par une tubulure de sortle 46, après quoi ils passent à un tamis a secousse par où la macère finement broyée arrive à un réservoir collecteur 48, tandis que les engins broyants et la matière non suffisamment broyée sontrecueillis dans un réservoir 49 d'où ils sont amenés au compartiement inférieur du récipient 21' par une entrée . La matière venant du réservoir 48 peut éventuellement être amenée à un séparateur à air, pour qu'omisse séparer davantage la matière non suffisamment broyée.
Sur la figure 9, on a représenté un récipient tournant 29 à axe horizontal. Le récipient est muni d'un pivot 30 reposant dansun palier 31. Sur ce pivot, est clavetée une roue dentée 32 actionnée par un pignon 33. Les agitateurs 34 sont montés sur les bras 35 qui, à leur tour, sont fixés à l'arbre 36 logé dans les paliers 37. Egalement dans ce cas, les agitateurs tournent, mais à une vitesse différente de celle du récipient. L'arbre 36 est actionné par l'intermédiaire de l'accopulement 38.
Le récipient 29 est ouvert du côté par lequel l'agitateur est introduit, mais il est fermé en cet endroit par une enveloppe d'où la matière et les engins broyants quittant le récipient passent à un séparateur à air 40 dans lequel la matiere suffi- samment broyée est séparée et évacuée par la sortie 41, taridis que les engins broyants et la matière non suffisaient broyée sont ramenés au récipient 29, comme indiqué par une flèche sur la figure.
La figure 12 représente un récipient 29' également a axe horizontal. Les agitateurs 34 sont fixés aux bras 35 qui, à leur tour, sont fixés sur l'arbre 36' logé à chaque extrémité dans les paliers 37'. L'arbre est actionné par l'intermédiaire d'un accouplement 38'. Egalement dans ce cas, le récipient 29' est entouré d'une enveloppe 39' recueillant la matière et les engins broyants qui quittent le récipient 29'.