<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
-NOUVEAU PROCEDE.DE BROYAGE :ET DESÎNIEGRATEUR MOMCULAIPE S'Y .'RAPPORTANT-
La présente invention se rapporte à un nouveau procédé de broya- ge de matières les plus diverses ainsi qu'à un appareil dénommé désintégrateur moléculaire destiné à sa mise en oeuvreo Elle est le résultat de recherches dans le but d'améliorer le rendement des broyeurs du type connu utilisant des courants gazeux qui entraînent la matière à broyero
Dans ces appareils d'un type antérieurement connue le broyage s'effectue par frictions et chocs entre particules et entre particules et parois.
On a cherché dans les constructions antérieures de ces broyeurs a améliorer leur rendement de nombreuses façons et notamment en empêchant un écoulement en filets parallèles qui réduit l'intensité des chocs et frictions.
En conséquence, les broyeurs anciens étaient réalisés de manière à créer des déviations brusques des courants gazeux, déviations qui, en raison de l'iner- tie des particules, projettent la matière en suspension dans le courant contre les parois.
Le même effet a été recherché en utilisant la force centrifuge.
Les broyeurs résultant de ces conceptions comportaient un rotor central qui mettait en rotation le courant d'air traversant l'appareil et créait ainsi un vortex. Les matières plus lourdes que l'air, en suspension dans ce vortex étaient projetées contre la paroi périphérique du broyeur. En outre, en rai- son de la vitesse différente des particules en suspension dans le vortex.9 dif- férence de vitesse dûe à l'intertie, il se produisait des frictions entre par- ticules.
Dans tous ces broyeurs anciens!) la vitesse périphérique du rotor était inférieure à deux cents mètres par seconde.On estimait en effet qu'au dessus de cette vitessel'appareil fonctionnait irrégulièrement et donnait de mauvais résultats. Cependant, on sait que Inefficacité d'un broyeur augmen-
<Desc/Clms Page number 2>
te avec sa vitasse de rotation. les effets de chocs et de frictions contre lea parois et entre les particules, étant plus intenses.' @
Le demandeur a toutefois remarqué que les inconvénients des broyeurs à très grande vitesse pouvaient être évités., à condition de dépasser une vitesse limite inférieure qui est presque égale à celle du son dans l'at- mosphère gazeuse servant à entraîner les matériaux en cours de broyage.
La présente invention a an conséquence pour objet un procédé de broyage qui consiste à entraîner les matières à broyer par un courant gazeux entre des éléments de broyeur présentant une vitesse relative supérieure à
80% et inférieure à 300% de la vitesse du son dans le gaz où le mélange gazeux constituant le courant d'entraînement sus-dit.
En pratique on donne au rotor une vitesse périphérique comprise entre 80 et 300% de la vitesse du sono La présente invention a également pour objet un broyeur pour la mise en oeuvre du procédé constitué par un rotor ver- tical tournant dans un stator de forme cylindrique muni d'un orifice de char- gement, de deux orifices d'éva ration des produits finis, d'une arrivée de gaz approprié au traitement débouchant à la partie inférieure du stator,d'un as- pirateur interchangeable monté sur le rotor qui est constitué par plusieurs étages de palettes radiales séparés par des disques interchangeables.
La nature exacte des phénomènes qui interviennent dans le vortex et les tourbillons crées entre le rotor -et. la paroi du broyeur tournant aux vitesses sus-dites;, a été suffisamment étudiée malgré les difficultés d'obser- vation.Il est maintenant établi et démontré que le broyage s'effectue non seulement par frictions entre les particules et par chocs contre les parois:, mais en outre, et en raison des grandes vitesses atteintes, par éclatement des particules.
Celles-ci sont en effet soumises, lorsqu'elles passent des zones à haute pression régnant entre le stator et le rotor dans les zones à basse pression qui s'établissent entre les pales de ce dernier, à un clivage combi- né avec des efforts internes ce qui donne un véritable éclatement des parti- cules.
D'autre part, dans le vortex laminaire entre le rotor et le sta- tor, des vibrations supersoniques prennent naissance qui produisent une désa- grégation des particules en suspension, suivant'le processus bien connu. On remarquera en effet que la désagrégation par vibration de corps quelconques est d'autant plus active que ces vibrations ont des longueurs d'onde plus courtes; or, la vitesse préconisée crée des vibrations supersoniques, c'est- à-dire des vibrations dont la longueur d'onde est beaucoup plus faible que dans les types de broyeurs tournant aux vitesses habituelles. 0 il a été obse vé que la désintégration résultant de es vibrations intervient notablement, dans le processus de broyage et tout particulièrement dans le broyage ultra- fin.
Enfin, il existe entre les différentes zones de l'atmosphère ga- zeuse en rotation dans le broyeur., des différences de -vitesses très accentuées.
La partie de l'atmosphère en rotation tourbillonnaire entre les pales du rotor se trouve sous faible pression et à une vitesse égale ou supérieure à celle du son, tandis que les couches périphériques plus denses sont freinées par le stator et des dispositifs répondant à ce but. Une particule qui quitte le volume engendré par le rotor est animée d'une vitesse relative supérieure à celle du sono Elle est projetée vers les couches périphériques dans lesquel les elle pénètre avec une vitesse relative sensiblement égale à sa vitesse relative initiale et se trouve de ce fait soumise au phénomène connu habituel- lement sous le nom de "mur du son''.
En utilisant le procédé conforme à l'inventions on obtient des . vitesses de broyage deux à dix fois supérieures à celles obtenues avec les vitesses habituelles et suivant la structure des produits à broyer. De plus., on obtient également des finesses supérieures à d'autres méthodes.
<Desc/Clms Page number 3>
Le procédé de broyage décrite utilise notamment avec le broyeur conforme à l'invention, permet d'obtenir
I )- une pulvérisation de n'importe quelles matières,solide, cristalline, amorphe, fibreuse, élastique; plastique ou autre, jusqu'à des finesses de 500 à un micron et en dessous, par éclatement, chocs et friction de la matière en suspension dans des courants gazeux (air ou autre) laminai- res, turbulents et cycloniques allant par endroit de 80 à 300 pour cent de la vitesse du son créant ainsi de fortes compressions gazeuses alternant avec des vides, la matière passant à la vitesse indiquée à travers les zones de ces grandes différences de compressions et de vides en éclatant selon sa structure moléculaire en des particules fines qui, à leur tour, sont frap- pées par des vibrations ultrasoniques;
ces différentes conditions de désin- tégration étant applicables avec ou sans le broyage par friction et choc.
2 )- Un mélange de deux ou plusieurs matières solides de n'im- porte quelle nature ou structure moléculaire., afin d'obtenir une poudre ho- mogène de finesse de l'ordre de 500 à un micron et en dessous par mélange dans des tourbillons des matières en suspension dans des courants gazeux (air ou autre à) et par projection des mélanges obtenus ainsi contre un mur supersonique, ce mélange pouvant être obtenu séparément ou simultanément avec la désintégration et le broyage décrits ci-dessus.
3 )- Une séparation en ses éléments constituant de toute matière solide non homogène par pulvérisation, puis séparation par densité suivant la finesse ou selon la forme des particules, avant leur sortie du désintégra- teur moléculaire. A cet effet, on adjoint au broyeur des dispositifs mécaniques appropriés faisant corps avec le désintégrateur.
4 )- Une réaction chimique par réaction de surface ou par des phé- nomènes attachés à la nature colloïdale ou semi-colloïdale des matières désin- tégrées et pulvérisées avec ou.sans catalyseur ou réactif gazeux, électronique ou autre, mettant à profit non seulement l'accroissement de surface de la ma- tière pulvérisée, mais aussi le phénomène de création de surfaces nouvelles vierges exposées au contact avec 19ambiance gazeuse (air ou autre), au mo- ment même de leur apparition.
Ces quatre fonctions du désintégrateur moléculaire énumérées ci- dessus font chacune séparément ou conjointement (par deux trois ou quatre) par- tie essentielle de la présente invention, ainsi que les différentes variations de la machine, y compris les dispositifs de broyage par choc et friction s'y référant et décrits ci-après.
On décrira ci-après à titre d'exemple non limitatifune forme d'exécution du broyeur objet de l'invention avec référence au dessin ci-anne- xé dans lequel
La figure unique est une vue en coupe en élévation de l'appareil désintégrateur moléculaire.
Ce désintégrateur moléculaire est constitué par un rotor verti- cal monté sur l'arbre I entraîné par moteur électrique ou autre. Ce rotor tourne à une vitesse de 1.000 à 30000 tours-minute pour un diamètre de plus d'un mètre de circonférence ou de 3.000 à 120000 tours-minute pour un diamètre d'un mètre ou moins. Ce rotor est placé dans un stator 2 de forme cylindrique monté sur le bâti 3. Ce stator est muni d'un orifice de chargement 4 destiné à alimenter le désintégrateur ainsi que de deux orifices 5 et 6 placés à la partie supérieure et destinés à l'évacuation des produits finis de différen- tes granulations, ou densité, ou forme. Un distributeur automatique 8 cou- plé à l'arbre I, assure la séparation et lévacuation des dits produits.
L'arrivée de l'air ou du gaz utilisé pour le traitement et l'en- traînement des produits, s'effectue à la partie inférieure du stator par l'o-
<Desc/Clms Page number 4>
rifice 7. Le passage du gaz peut être réglé au moyen d'un papillon et obtu- ré hermétiquement suivant le cas. Il est bien entendu que l'appareil peut com- porter d'autres orifices d'entrée des gaz, à n'importe quel endroit du stator.
Si l'appareil ne travaille pas en circuit fermée il aspire de I à 300 m3 de gaz par minute. L'orifice d'entrée 4 des matières à traiter se trouve placé au dessus d'un aspirateur entraîné par le rotor il peut être obturé hermétique- ment pour permettre une alimentation successive et intermittente avec admis- sion ou non de gaz. En marche normale, cet orifice 4 est ouvert, afin dé per- mettre une alimentation continue et automatique. De même le stator peut com- porter d'autres orifices d'alimentation disposés sur sa périphérie.
Egale- ment, le stator. peut être muni d'autres orifices de décharge, placés à des hauteurs différentes,permettant l'évacuation des produits traités à diffé- rents stages de leur désintégration (mélange, séparation, transformation chimique, etc...)
Le rotor est constitué par les organes suivants
Un aspirateur 9 entraîné par le rotor et qui en fait partie in- tégrale. Celui-ci est interchangeable ou fixe et ses éléments sont disposés de façon à permettre de faire varier la quantité de gaz aspiréo Ces gaz ascen- dants passent entre le rotor et le stator et entraînent ainsi les produits à traiter dans les compartiments étagés 10 disposés autour du rotor et tour- nant avec lui. Ces compartiments qui sont ouverts à leur périphérie aspirent partiellement les gaz et les produits entraînés.
Ces compartiments sont fermés à leurs parties supérieure et inférieure par des disques 12 interchangeables, et divisés radialement par des palettes II. Leur fond vers l'arbre du rotor peut être complètement fermé ou être ouvert, suivant les cas.
Les matières trop grosses pour passer entre la périphérie des dis- ques interchangeables 12 et le stator et qui sont ainsi retenues par les com- partiments sont broyées partiellement par chocs et frictions et chassées par la force centrifuge vers le courant de gaz ascendant. Les cyclone qui se for- ment dans ces compartiments et qui tournent à la vitesse du rotor multipliée par la vitesse des cyclons eux-mêmes., à laquelle il faut ajouter les effets de la force centrifuge, provoquent ainsi la désintégration des produits dont les particules sont entraînées à la vitesse sonique pour passer au comparti- ment supérieur dans lequel un vide s'est créé et où elles éclatent, pour pas- ser à nouveau dans un cyclon, et ainsi de suite.
EMI4.1
Le nombïde.'!0omp&.r.timent& étages.,, peut varier suivant les matières à traiter,de façon à créer plusieurs zônes de compression et de dépression les unes au dessus des autres. De même les compartiments peuvent varier de formes et de dimensions d'un étage à l'autre. Les passages entre la périphérie des disques séparant les étages peuvent être de même dimension ou de dimensions différentes. Leurs formes peuvent être droites, concaves ou convexes, sui- vant les différences entre les hautes pressions et basses pressions atmosphé- riquesque l'on veut obtenir.
L'éclatement de la matière peut se produire directement et sans broyage préalable par choc et friction dans le cas ou celle-ci, lors de son introduction dans la machine est déjà suffisamment fine, si fine qu'un choc ou une friction ne suffisent plus à la broyer, la masse des particules étant trop faible. Dans ce cas, la machine fonctionne comme désintégrateur pur et simple et les cyclons qui se créent dans les chambres à air, ne servent qu'à accélérer la vitesse des particules fines, augmentant ainsi les effets de pression-dépression qui assurent l'éclatement.
Cette caractéristique est par- ticulièrement visible et contrôlable lors du traitement des matières très élastiques telles que le caoutchouc qui répondent au choc et à la friction non pas par broyage, mais bien par des rebonds, tandis que cette matière hau- tement élastique ne résiste pas au passage ultra-sonique d'une forte compres- sion dans le vide.
Afin d'augmenter Inefficacité de la machine, l'intérieur du sta-
<Desc/Clms Page number 5>
tor peut être également muni de chambres dans lesquelles peuvent se développer des cyclons. Dans ce cas, les particules qui autrement frapperaient l'inté- rieur lisse ou denté du stator pour y être broyées mécaniquement seront repri- ses dans des tourbillons qui encore une fois augmenteront leur vitesse, les relançant par la force centrifuge dans le courant de gaz ascendant.
Cette adjonction au stator de chambres à air permet la désin- tégration de certaines matières qui auparavant, vu leur résistance et la fi- nesse des particules ne pouvaient plus être réduites ou qui demandaient beau- coup plus de temps et de force cinétique pour obtenir leur réductiono
Le principe d'utiliser des cyclons opposés (stator contre rotor) est une nouveauté au point de vue broyage, étant donné que l'on réalise pour la première fois dans la même machine à broyer., deux courants d'air continus et opposés,, crées par la même source qui est un seul rotoro
Ces contre-cyclons diminuent le broyage par chocs et frictions et augmentent l'éclatement par pression-dépression des gaz, ce qui est l'un des buts principaux de l'invention.
Cette machine n'étant décrite qu'à titre d'exemple, des modifi- cations pourront y être apportées sans en-changer les caractéristiques telles que décrites dans le présent mémoire descriptif.
REVENDICATIONS
I )- Un procédé de broyage caractérisé en ce que l'on entraîne les matières à broyer par un courant gazeux entre des éléments de broyeurs présentant une vitesse relative supérieure à 80% et inférieure à 300% de la vitesse du son dans le gaz ou le mélange gazeux constituant le courant d'en- trainement sus-dit.
2 ) Un procédé pour obtenir une réaction chimique entre un corps solide et un gaz caractérisé en ce que l'on utilise ce gaz comme courant ga- zeux d'entraînement du corps solide dans un procédé de broyage selon la reven- dication I.
3 ) Un broyeur pour la réalisation des procédés selon 1 et 2 ci-dessus caractérisé en ce qu'il comporte, un rotor vertical tournant dans un stator de:forme cylindrique muni d'un orifice de chargement, de deux orifices d'évacuation des produits finis,, d'une arrivée de gaz appro- prié au traitement débouchant à la partie inférieure du stator, d'un aspi- rateur interchangeable monté sur le rotor qui est constitué par plusieurs étages de palettes radiales séparés par des disques interchangeables.