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BROYEUR A NOIX GIRATOIRE.
La présente invention concerne les broyeurs à noix giratoire opé- rant par friction. Dans un broyeur par friction, une proportion notable de la matière à broyer est fragmentée principalement par l'usure des particules entre elles, et non par écrasement direct par les éléments de broyage de la machine, mais l'expression "broyeur à noix" a été choisie d'une manière généra- le pour désigner les broyeurs à noix proprement dits ainsi que les broyeurs par friction, à moins d'indication contraire résultant du contexte.
Dans les broyeurs à noix giratoire et en particulier dans les broy- eurs par friction, il convient que la matière qui arrive dans la zone de broya- ge contienne à la fois des particules grôsses et fines, que les grosses parti- cules soient uniformément réparties parmi les fines et que la composition du mélange reste sensiblement constante.
Le principal but de l'invention consiste à faire en sorte que la matière à broyer arrive dans la zone de broyage à l'état précité, bien qu'elle puisse ne pas être sous forme de mélange uniforme, mais que ses grosses parti- cules puissent être séparées des fines dans une large mesure.
L'élément de broyage inférieur du broyeur à noix suivant l'inven- tion tourne sous l'action d'un excentrique et le résultat précité est obtenu au moyen d'un dispositif qui répartit la matière autour de la zone de broyage par la force centrifuge et qui est monté à rotation avec l'élément de broyage inférieur de façon à tourner à une vitesse angulaire inférieure à celle de l' excentrique.
Le dispositif distributeur affecte d'une manière générale la forme d'une plaque montée à rotation autour du même axe que l'excentrique et l'élé- ment de broyage inférieur. La vitesse de rotation de la plaque qui convient le mieux dépend du diamètre des éléments de broyage et de la nature de la matière
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à traiter, mais elle est en général sensiblement inférieure à celle de l'ex- centrique .
Suivant une forme préférée de réalisation de la machine une plaque de distribution est accouplée par des roues d'engrenage avec l'excentrique de façon à tourner autour de l'axe de l'excentrique mais à une vitesse beaucoup moindre. La plaque est surmontée par un cylindre d'alimentation qui tourne a- vec elle et présente à sa partie inférieure une ouverture par laquelle sort la matière qui arrive sur la plaque par son propre poids. La plaque de distribu- tion est entourée par une trémie conique qui aboutit dans la zone de broyage.
Pendant que l'excentrique tourne, la plaque et le cylindre d'alimentation tour- nent et, étant donné que l'ouverture de ce cylindre décrit une circonférence, la matière à broyer en sort projetée par la force centrifuge contre la paroi de la trémie. On a constaté qu'en choisissant d'une manière appropriée la vi- tesse de rotation de la plaque d'alimentation par rapport à celle de l'excen- trique, on peut faire en sorte que les particules qui arrivent dans la zone de broyage soient intimement mélangées, c'est-à-dire que leur mélange contien- ne des grosses particules uniformément réparties dans une masse de fines par- ticules.
Ce résultat a une grande importance, car une notable fraction de la réduction de grosseur est ainsi obtenue par usure ou frottement des particules entre elles, outre l'écrasement direct provoqué par les éléments de broyage.
Il peut arriver parfois que des particules impossibles à broyer passent dans la machine et si on ne prend pas des mesures spéciales à cet effet, il peut en résulter que la machine se bloque ou même que les éléments de broyage subissent de graves dommages. En conséquence, l'invention concerne aussi des dispositifs qui maintiennent l'élément de broyage supérieur fixe appliqué élastiquement sur le bâti de la machine par une pression pneumatique, de sorte que cet élément peut basculer afin de faire cesser une pression exces- sive prenant éventuellement naissance dans la zone de broyage. Suivant là for- me préférée de réalisation de l'invention, l'élément de broyage supérieur est accouplé au bâti de la machine par des boulons qui sont chargés en les accou- plant à une paire:de pistons disposés dans des cylindres pneumatiques.
Les deux cylindres communiquent entre eux, de même que tous les cylindres combinés avec les boulons de support, de fagon à maintenir en permanence une pression constante sur tous les boulons.
On va donner maintenant une description détaillée d'une machine suivant l'invention, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la fig. 1 est une coupe verticale de la machine, la fig. 2 est une coupe à plus grande échelle suivant la ligne II-II de la fig, 1, la fig. 3 est une coupe à plus grande échelle de la plaque de dis- tribution et de sa transmission, la fig. 4 est une coupe horizontale par dessous, suivant la ligne IV-IV de la fig. 1, la fig. 5 est une coupe à plus grande échelle suivant la ligne V- V de la fig.1, la fig. 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 5 et la fig. 7 est une élévation d'une partie de la fig, l, observée dans la direction de la flèche VII.
La machine représentée comporte un élément de broyage inférieur G en forme de tête rotative et un élément de broyage supérieur B en forme de cuvette fixe. Les deux éléments de broyage délimitent entre eux une zone de broyage Z dans laquelle arrive la matière à broyer venant d'une tête d'ali- mentation F qui comporte une plaque de distribution rotative qui exerce une force centrifuge sur cette matière.
Le bâti 1 de la machine forme un moyeu de support 3 d'un arbre fi- xe ou colonne 10 dont l'extrémité supérieure 11 forme un arbre tronqué sur le-
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quel tourne un manchon 13 alésé excentriquement et actionné par un arbre 17 par l'intermédiaire d'une transmission 18. La tête G repose sur une couronne
5 du bâti 1 et entoure le manchon excentrique 13. La couronne 5 forme un siège sphérique de support de la têtequi par suite peut tourner autour d'un axe' faisant un certain angle avec la verticale et cependant est toujours supporté d'une manière appropriée. Un manchon de portée auto-lubrifiant 15 est disposé entre l'excentrique 13 et la colonne fixe 11, et un manchon de portée sembla- ble 16 est disposé entre l'excentrique et la tête G.
Les axes X et Y des surfaces intérieure et extérieure du manchon
13 ne sont pas parallèles mais se coupent en un point Z (fige 1) autour duquel la tête G prend un mouvement giratoire par le mouvement de rotation de l'arbre et qui est le centre géométrique de la surface de portée sphérique de la cou- ronne 5.
La surface de broyage de la tête G est formée par une couronne amovible 27, maintenue en place par une couronne de poussée 29 et une bague de serrage 30 qui se visse sur la partie supérieure de la tête.
La cuvette fixe B est portée par une couronne de support 36, main- tenue en place sur le bâti par une couronne de centrage 35. La couronne de support est maintenue en place d'une manière amovible par des boulons ou ti- rants 131 et la position verticale de la cuvette peut être réglée sur ces ti- rants au moyen d'un filetage 38. La cuvette peut être bloquée dans une posi- tion de réglage quelconque par des vis 41.
La surface de broyage de la cuvette B est formée par une garniture amovible 46, maintenue en place sur la cuvette par une bague 48.
@ La cuvette B porte aussi une plaque 47 qui forme une trémie d'a- limentation aboutissant dans la zone de broyage Z.
La tête d'alimentation ou de distribution F comporte une envelop- pe 55, (fige 3) fixée sur l'extrémité supérieure de la tête giratoire G par des vis 59. L'enveloppe est fermée à la partie supérieure par une plaque de distri- bution 90 qui regoit un mouvement giratoire avec la tête G et tourne à une vi- tesse inférieure à celle de l'excentrique 13. La plaque de distribution est actionnée par l'excentrique par l'intermédiaire d'une transmission de réduc- tion de vitesse qui comporte un pignon 64 solidaire d'un manchon 65 fixé sur l'excentrique par des vis 66, un double pignon 62, 63 solidaire d'un arbre tronqué 60 fixé sur l'enveloppe et un pignon 77 calé sur un arbre 72 se diri- geant vers le bas à partir d'une plaque 71 fixée sur la plaque de distribution 90 par des vis 93.
L'arbre 72 est monté dans des portées 74 d'une plaque 70 fixée sur la boite à engrenages 55. Cette botte 55 entoure la transmission et la protège contre la poussière provenant des zones de distribution et de broyage.
Un cylindre de distribution 95 fixé sur la plaque de distribution 90 comporte dans la partie inférieure de sa paroi une ouverture 98 qui forme un canal de passage par lequel la matière reposant sur la plaque peut être pro- jetée par la force centrifuge dans la trémie 47 et de là dans la zone de broya- ge Z.
La matière à broyer dans la machine arrive par son propre poids dans un tuyau 50 et, lorsque la plaque de distribution 90 et le cylindre 95 tournent, elle est projetée radialement tout autour de la zone de broyage par l'ouverture de sortie 98.
On a constaté qu'en faisant tourner une plaque de distribution re- cevant un mouvement giratoire, telle que la plaque 90, à une vitesse inférieure à celle de l'excentrique, on empêche dans une très large mesure les particules qui constituent le mélange arrivant dans la zone de broyage de se classer par grosseurs. Il convient, surtout lorsque la machine fonctionne sous forme de broyeur par friction, que les grosses particules soient réparties assez unifor- mément dans la masse de petites particules.
On a constaté qu'il est indispensa- ble dans la pratique pour arriver à ce résultat que la vitesse angulaire de la
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plaque de distribution soit inférieure à celle de la tête giratoire-.,Si la vi- tesse de rotation de la plaque de distribution est excessive, les grosses par- ticules se séparent des petiteso La vitesse la plus avantageuse doit être dé- terminée par des essais et dépend des grosseurs relatives des particules de la matière chargée dans la machine et de la forme générale de construction de la machine. La force centrifuge qui projette la matière hors.de la plaque de distribution doit évidemment être suffisante pour que la matière vienne ren- contrer la paroi de la trémie et ne tombe par directement dans la zone de broy- age.
D'autre part, elle ne doit pas être assez grande pour que des particules de grosseurs sensiblement différentes viennent rencontrer la paroi de la tré- mie à la même hauteur. Ces deux conditions donneraient lieu à une séparation excessive entre les grosses et les fines particules. Des vitesses relatives type de l'excentrique et de la plaque de distribution sont de 310 et 55 t/min avec une cuvette d'un diamètre d'environ 2,70 m.
Le débit de la matière arrivant dans la machine dépend évidemment de la vitesse de broyage,mais il peut tre avantageux de laisser la matière s'accumuler dans et au-dessus de la zone de broyage jusqu'à ce que les parti- cules de grosseurs différentes soient bien réparties dans toute la masse.
Il est important de prendre des mesures pour empêcher les dété- riorations résultant de l'arrivée dans la zone de broyage d'une matière qui ne peut être broyée. A cet effet, les boulons 131 par lesquels la cuvette B est fixée sur le bâti sont chargés pneumatiquement de façon à pouvoir céder élastiquement et à permettre à la cuvette de basculer lorsque la pression de broyage devient excessive.
Ainsi qu'on peut le voir, chacun de ces boulons passe avec un jeu assez grand à travers la couronne 36 de support de la cuvette, la couronne de centrage 35, le bâti 1 et un étrier 130 qui accouple entre eux deux pistons 128 mobiles dans des cylindres 125 fixés sur le bâti par des vis 112. Les te- tes des boulons 131 reposent dans des sièges sphériques de la couronne 36 et leurs écrous 132 dans des sièges sphériques de l'étrier 130.
Les cylindres sont alimentés en air comprimé de la manière dé- crite plus loin, de façon à pousser les pistons 128 vers le bas, en exerçant un effort suffisant pour maintenir la couronne 36 normalement dana la position fixe de la fig. 1. Mais, si du fait de la présence dans la zone de broyage Z d'une matière qui ne peut pas être broyée ou si, pour toute autre raison, l'effort de broyage dépasse une valeur déterminée, la couronne 36 bascule vers le haut et dégage la matière qui ne peut pas se broyer ou empêche au moins la rupture.
Les dimensions relatives des éléments sont choisies de façon que, même en position de basculage de la cuvette, le contact ne s'établisse pas en- tre les boulons 131 et les éléments 36, 35 et 130 qu'ils traversent et par suite ne risque pas de les coincero Du fait de la forme sphérique des sièges des extrémités supérieures et inférieures des boulons 131, la pression est uniformément répartie sur les sièges et la tension des boulons est uniforme.
Il est important de maintenir une pression sensiblement uniforme dans l'ensemble des pistons et des cylindres. En conséquence, chaque cylindre communique avec le cylindre voisin par un tuyau 142 et l'un des cylindre s com- munique par un tuyau d'alimentation 141 avec une source d'air comprimé 140.
Dans les broyeurs de grande dimension, il convient de prévoir deux ouvertures d'admission au moins dans les cylindres. Le tuyau d'alimentation 141 comporte (fige 6) une soupape de décompression 145, un manomètre 144 et une soupape d' échappement 152.
Le tuyau 142 qui fait communiquer les cylindres adjacents (fig. 5) pénètre dans des trous ménagés dans des saillies 146 des cylindres et est main- tenu en position fixe par rapport aux cylindres par un élément de blocage 143 solidaire d'un des cylindres. Cette forme très simple du dispositif de monta- ge facilite l'accouplement des cylindres, même si leur écartement n'est pas constant.
La source d'air comprimé peut consister en un compresseur ou toute autre source appropriée quelconque. Une pression relativement forte est néces-
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saire pour que la pression de broyage convienne aux besoins ordinaires. La pression qui convient dépend évidemment de la forme de construction de la machine. Elle peut être en général de l'ordre de 31,6 kg/cm2 et dans ce cas la soupape d'échappement 152 peut être réglée de façon à fonctionner sous une pression de 33,4 kg/cm2.
Les cylindres 125 peuvent être disposés au-dessus de la couronne 36, si on le désire, bien que cette solution donne lieu à une certaine com- plication de la construction. La position qui convient le mieux est celle qui est représentée ,au-dessous de la couronne.
Les deux cylindres pneumatiques chargeant chacun des boulons 131 constituent un moyen simple d'empcher tout coincement lorsque la cuvette bas- cule. S'il n'existe qu'un seul cylindre,les boulons 131 étant directement ac- couplés aux pistons et passant à travers les extrémités du cylindre, la solu- tion simple représentée,qui consiste à prévoir un jeu assez large autour des boulons et à disposer des sièges sphériques à leurs extrémités., ne pourrait pas être adoptée.