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Broyeur à mâchoires.-
Dans les broyeurs et concasseurs pour roches connus, la plus grande partie de l'énergie fournie se transforme en chaleur, parce que, sous l'effet de la forte pression la masse des corps à broyer glisse sur elle-même et subit ainsi des déformations élastiques ou permanentes. Seule une petite partie du produit est soumise à un effort dépassant sa limite de rupture et se trouve broyée . On peut attribuer cela au fait que lorsque les mâchoires se heurtent, elles exercent sur le produit non l'action de choc la plus favorable, mais essentiellement des efforts de frottement et d'écrasement. Dans un broyeur à mâchoires normal, la vitesse moyenne des mâchoires est d'environ 10 à 20 cm/sec.
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Cette vitesse n'est pas suffisante pour donner un effet de choc sur le produit. Par suite, le rendement de concassage de ces broyeurs est très faible. Une quantité d'énergie relativement importante se transforme inutile- ment en chaleur, si bien que la puissance nécessaire est très élevée. Pour améliorer le rendement des broyeurs, il faut que pendant le broyage les corps à broyer ne se trouvent pas serrés l'un contre l'autre dans l'ouverture de broyage, et qu'à chaque choc, on frappe le moins possi- ble de grains, avec une grande vitesse. La vitesse moyenne des mâchoires doit être d'environ 35 à 60 cm/sec, pour donner un choc suffisant. Il est vrai qu'il existe des broyeurs dans lesquels les mâchoires ont une vitesse moyen- ne de 40 à 50 cm/sec, mais dans ces broyeurs l'accéléra- tion maximum ne dépasse pas 2,2 à 2,6 fois l'accélération de la pesanteur.
Ces appareils connus ne permettent pas une accélération plus grande, parce que les forces créées par les masses à mouvement alternatif ne sont pas équilibrées, et que les organes moteurs ne peuvent supporter de forces d'accélération plus grandes. Mais pour obtenir un rendement suffisant à ces grandes vitesses de choc, il faut qu'il existe un rapport déterminé entre la période d'oscillation et la durée de chute des grains que les mâchoires retiennent, puis libèrent. Il convient que le grain, lorsqu'il tombe, rencontre la mâchoire dans son mouvement de retour au mo- ment où, après avoir passé par son point mort extérieur, elle a de nouveau atteint une grande vitesse, afin que cette mâchoire projette le grain vers le centre de l'ouver- ture de concassage.
De la sorte, le produit qui se trouve dans l'ouverture de concassage se désagrège, et sa vitesse de passage dans l'ouverture devient suffisante aux fréquen- ces d'oscillation rapides.
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Conformément à L'invention, on obtient des valeurs favorables pour la fréquence d'oscillation et la durée de chute, ainsi que pour le rendement d'un broyeur à mâchoires, en prenant comme valeur maximum de l'accélération une valeur égale à 3 à 8 fois l'accélération de la pesanteur, pour une vitesse moyenne des mâchoires comprise entre 35 et 60 cm/sec. Dans le cas d'une fente de broyage horizon- tale, on prendra de préférence les valeurs les plus faibles d'accélération et de vitesse, et on choisira les valeurs les plus élevées pour une fente de broyage verticale.
Dans un broyeur conforme à l'invention, on équilibre les masses oscillantes en les faisant osciller en sens in- verses et en les commandant à l'aide d'un mécanisme à contre- poids. En organisant convenablement ce mécanisme à contre- poids, on peut pratiquement équilibrer toutes les forces et tous les couples, ce qui offre en outre l'avantage de permettre de déterminer en grande partie ou exclusivement la fréquence et la longueur d'oscillation en fonction des conditions du broyage, sans que l'on ait à craindre un déplacement des fondations du broyeur. De plus, l'organi- sation des mâchoires oscillant en sens inverses et du mécanisme à contrepoids permet en outre de supprimer les efforts de Broyage sur le bâti du broyeur, de sorte, qu'on peut utiliser une construction notablement moins ro- buste qu'auparavant.
L'utilisation d'un mécanisme à contrepoids offre encore l'avantage que les roues à contrepoids permettent de produire les forces nécessaires au déplacement des mâ- les plus grandes forces de broyage. La masse oscillante cho ire s j uste à l'endroit ou se développent/des mâchoires et des roues à contrepoids, et la masse tournante de ces dernières, fournissent en quantité suffisante les réserves de force vive nécessaires dans tout broyeur. Il ne se pro- duit pas de perte d'énergie par transmission successif de
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l'énergie entre un volant et une manivelle ou un levier coudé,, comme dans le cas des broyeurs connus. En tirant profit de la résonnance, on peut encore améliorer le ren- dement mécanique.
Il est donc avantageux de calculer la suspension élastique des mâchoires de manière que sa fré- quence propre d'oscillation soit voisine de la fréquence de service. En donnant à la suspension et à la puissance réactive une caractéristique suffisamment progressive, on peut obtenir une constance satisfaisante de la course des mâ- choires, même si la charge varie,afin d'éviter des variation- excessives à la sortie de la fente de broyage.
Dans le but de régler la vitesse d'oscillation des mâchoires suivant les besoins, on munit de préférence ces mâchoires de contrepoids oscillant avec elles, décalés entre eux de 180 , et que des accouplements élastiques re- lient au mécanisme d'entrainement fixe. Il est particuliè- rement intéressant de monter les contrepoids sur les ex- trémités inférieures libres des mâchoires,car c'est là qu'existent les forces de broyage les plus importantes.
L'oscillation des contrepoids donne naissance à un couple de rotation. On peut l'équilibrer en suspendant élastiquement tout le broyeur.
On peut également équilibrer ce couple de rotation en munissant chaque mâchoire de deux contrepoids se dépla- çant en sens inverses et que l'on peut accoupler pour leur donner la même vitesse.
On peut encore équilibrer le couple de rotation à l'aide de contrepoids supplémentaires montés soit sur l'axe de rotation des mâchoires, soit en dehors de cet axe.
Dans le dernier cas, on peut obtenir, outre l'équilibrage du couple de rotation, une augmentation de la pression de broyage.
On comprendra mieux l'invention à la lecture de la
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description de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemple, et représentés sur le dessin annexé, sur lequel
La figure 1 montre schématiquement les mâchoires et leur mécanisme de commande;
La figure 2 est une vue latérale de la figure 1;
La figure 3 est une coupe partielle par III-III de la figure 2;
La figure 4 montre un mode de réalisation de la suspension élastique;
La figure 5 est un autre mode de réalisation;
La figure 6 est une vue latérale de la figure 5;
La figure 7 montre un troisème mode de réalisation;
La figure 8 est une vue latérale de la figure 7;
La figure 9 représente un quatrième mode de réali- sation et
Les figures 10 et 11 sont des vues de détail.
On voit sur les figures 1 et 2 que l'on fait pivo- ter les deux mâchoires 1 et 2 qui oscillent en sens inver- sessur le bâti 4 du broyeur, autour des pivots 3. Des ressorts 5 maintiennent les mâchoires 1 et 2 inclinées; ces ressorts s'appuient d'une part sur les mâchoires, et d'autre part sur le bâti 4. On entraine chacune des mâchoi- res 1 et 2 par une roue à contrepoids 6 montée sur l'extré- mité inférieure libre de ces mâchoires. Les contrepoids des roues 6 correspondant respectivement aux mâchoires 1 et 2 sont décalés de 180 . Des accouplements élastiques 7 transmettent aux roues 6 le mouvement de rotation donné par un mécanisme d'entrainement fixe 8.
Comme les roues à contrepoids 6 créent des couples de rotation P.c (fig. 1) indésirables, on prévoit une orga- nisation pour équilibrer ces couples. Cette organisation consiste dans une suspension élastique du broyeur, comme
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on l'a représenté sur la fig. 4. Le carter 4 contenant les mâchoires 1 et 2 les roues à contrepoids 6 est sus- pendu par des ressorts 27, et peut osciller, si bien que la masse du broyeur subit un mouvement alternatif de rota- tion autour de son centre de gravité; on ramène l'ampli- tude de cette oscillation à une valeur acceptable grâce à des massesadditionnelles 28. Il convient de placer les masses additionnelles 28 aussi loin que possible du centre de gravité du broyeur.
Pour compenser le couple de rotation, on peut aussi monter sur les arbres 9 (fig.2), de part et d'autre des roues à contrepoids 6, d'autres roues à contrepoids 10 dont les contrepoids sont décalés de 1800 par rapport à ceux des roues 6. On calcule les roues 10 de manière à équi- librer de chaque côté des mâchoires la moitié du couple de rotation. On monte les accouplements élastiques 7 entra les roues 6 et roues 10. Les roues 10 placées du coté du mécanisme de commande 8 sont dentées et transmettent le mouvement aux arbres 9 des roues à contrepoids 6. On place entre le mécanisme fixe 8 et les roues dentées 10 un pignon 11, de sorte que les deux roues dentées 10, ainsi que les roues à contrepoids 6; tournent dans le même sens (fig.3).
Au lieu de monter une roue à contrepoids 6 sur chacune des mâchoires 1 et 2, on peut compenser le couple de rotation P.c. montant sur chacune des mâchoires deux roues à contrepoids tournant en sens inverses (fig. 5 et 6).
On accouple les roues 12 de chaque mâchoire 1 ou 2 par une dentée droite 13. On réunit' les roues à contrepoids oscil- lantes au mécanisme d'entrainement fixe 8 grâce à des accou- plements élastiques 14. On peut monter un mécanisme à chaîne fixe 15 entre le mécanisme fixe 8 et les accouple- ments élastiques 14, cet accouplement transmettant le mou-
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vement aux roues à contrepoids des deux mâchoires 1 et 2. Au lieu de l'entraînement par chaîne 15, on peut aussi utiliser un mécanisme d'entraînement tel que celui qui est représenté sur la fig.3.
Il est encore possible de supprimer le couple de rotation P.c en prolongeant les mâchoires 1 et 2 de l'autre côté de leur essieu oscillant 3 par des bras 16, comme on l'a montré sur les fig. 7 et 8. On monte également sur ces bras 16 des roues à contrspoids 17 dont les contrepoids sont décalés de 1800 par rapport à ceux des roues 6.
Enfin, la fig. 9 montre un mode de réalisation dans lequel, pour supprimer le couple de rotations P.c, on monte sur les axes de pivotement 3 des mâchoires 1 et 2 des roues à contrepoids additionnelles 18 dont les contre- poids présentent un décalage de 1800 par rapport à ceux des roues 6.
On peut relier les roues à contrepoids par des roues dentées droites ? par des roues droites coniques ou par des bielles, ces deux derniers modes n'étant pas repré- sentés. On peut entraîner en rotation les roues à contre- poids 6, 17, 18 à partir du mécanisme de commande principal grâce à des chaînes 19 (fig. 7 et 8) ou grâce à des roues dentéas droites 20 (fig. 9). Dans le mode de réalisation de la figure 9, on peut également monter le mécanisme d'entrai- nement principal dans le prolongement des essieux oscillants 3 des mâchoires et entraîner ainsi les contrepoids directe- ment sans interposition d'accouplements élastiques.
Il est encore possible d'entrainer les roues à contrepoids par des moteurs électriques que l'on synchronise électriquement de manière à faire correspondre suffisamment les vitesses de rotation de ces roues et à conserver le décalage entre leurs contrepoids.
Dans le but de réaliser le montage élastique des
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mâchoires, de manière que leur fréquence propre d'oscil- lation soit voisine de la fréquence de service, on voit sur les fig. 10 et 11 que l'on monte les mâchoires¯ 1 et 2 sur des barres de torsion 21 fixées dans le carter 4 à l'aide de clavettes cylindriques 22 et traversant l'axe de pivotement 3 qui est creux. On bloque les barres de torsion 21 dans l'alésage de l'axe de pivotement 3 grâce à des clavettes cylindriques 23. On monte sur l'essieu 3, de chaque mâchoire 1 ou 2 un levier 24 bloqué sur l'essieu 3 par une clavette cylindrique 25,et qui se déplace sous l'effet élastique de l'essieu oscillant de pivotement, entre deux tampons de caoutchouc 26 fixées au carter 4.
Au lieu d'utiliser un mécanisme d'entraînement 8 unique extérieur au broyeur,, on peut également monter le moteur d'entrainement avec sa transmission sur les mâchoi- res 1 et 2., les moteurs accompagnant alors les mouvements.
On peut alimenter le broyeur grâce au transporteur oscillant, de manière à éviter un remplissage excessif de la fente de broyage. Il est désirable de monter les broyeurs en série avec un tamis de manière que la grosseur des grains du produit à la sortie corresponde aux conditions désirées.
Résume.
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