La présente invention concerne les broyeurs dans lesquels la matière est broyée entre un cône et une cuve tronconique sans fond entourant le cône, les surfaces de travail du cône et de la cuve étant garnies d'un revêtement anti-usure, et dans lesquels la cuve est montée sur un châssis mobile par rapport au bâti et équipé de moyens aptes à communiquer à la cuve des vibrations ou oscillations circulaires et approximativement horizontales qui provoquent, successivement dans tous les plans radiaux, le rapprochement puis l'éloignement du cône et de la cuve. Les moyens utilisés pour faire vibrer ou osciller la cuve peuvent être des vibrateurs à balourd, des vibrateurs électro-magnétiques, etc... Un broyeur de ce type est connu du document FR-A-2 687 080.

Dans leur principe, ces appareils sont connus depuis longtemps, mais en pratique ils ont été peu utilisés. Dans les appareils connus de ce type, le cône est fixé rigidement sur son support. Or, les mouvements de rapprochement et d'éloignement du cône et de la cuve, qui provoquent l'écrasement de la matière à broyer, s'accompagnent, du fait des mouvements circulaires de la cuve, de déplacements relatifs parallèles aux plans tangentiels qui entraînent une instabilité de la machine et une usure rapide des surfaces de travail du cône et de la cuve. Par ailleurs, les appareils connus se prêtent mal à une conduite automatisée permettant d'obtenir des produits de granulométrie donnée.

Le but de la présente invention est de permettre un contrôle de la marche du broyeur et une meilleure surveillance de son état, tout en augmentant la durée de vie des surfaces de travail.

Le broyeur objet de la présente invention est caractérisé en ce que le cône est monté sur le bâti de façon à pouvoir tourner librement autour de son axe et est équipé de moyens de mesure de sa vitesse de rotation autour de son axe, lié fonctionnellement à un système de réglage des paramètres fréquence et/ou amplitude des vibrations ou oscillations de la cuve.

Connaissant la vitesse de rotation du cône, on peut déterminer, pour un réglage donné du broyeur (largeur de la fente annulaire dans le plan de sortie des matières broyées), l'épaisseur de la couche de matières dans le plan de sortie des matières broyées et, si nécessaire, la modifier par réglage de la fréquence et/ou de l'amplitude des moyens de mise en vibrations de la cuve et/ou de la position en hauteur du cône, pour obtenir un produit broyé ayant la granulométrie voulue ; ces moyens permettent d'automatiser la marche du broyeur. Par ailleurs, pour des réglages donnés de la fréquence et de l'amplitude des moyens de mise en vibrations de la cuve et de la largeur de la fente de sortie, l'évolution de la vitesse de rotation du cône permet de détecter l'usure des surfaces de travail du cône et de la cuve.

L'invention a également pour objet un procédé de réglage d'un broyeur du type défini ci-dessus consistant à mesurer la vitesse de rotation du cône autour de son axe, à déterminer l'épaisseur minimale de la couche de matières dans le plan de sortie des matières broyées à partir de la valeur mesurée de la vitesse de rotation du cône et de la largeur de la fente annulaire existant dans ce plan entre le cône et la cuve quand le broyeur est au repos, et à régler la fréquence et/ou l'amplitude des vibrations ou oscillations de la cuve pour maintenir l'épaisseur minimale de la couche de matières égale à une valeur de consigne.

La description qui suit se réfère au dessin qui l'accompagne et montre, à titre d'exemple non-limitatif, une forme de réalisation de l'invention. Sur ce dessin :

• La figure 1 est une vue de dessus d'un broyeur à cône vibrant réalisé conformément à l'invention ; et
• La figure 2 est une vue en coupe verticale, suivant A-A, du broyeur de la figure 1;

Dans le broyeur des figures 1 et 2, le cône 10 est monté, par l'intermédiaire de roulements 14, sur un bout d'arbre 12 qui est supporté par un bâti 16 ; ce montage permet une libre rotation du cône autour de son axe. Le bâti 16 est monté sur un système élastique 30 réduisant la transmission au sol des efforts et des vibrations. Pour réduire l'amplitude des vibrations du bâti, celui-ci pourrait être équipé de moyens de mise en vibrations le soumettant à des efforts en opposition de phase avec ceux provenant de la cuve 18 pendant le broyage. Le bâti 16 pourrait être monté directement sur un massif correctement dimensionné.

La cuve 18 est fixée sur un châssis 20 supporté par une série de bielles 22 dont les extrémités sont articulées sur le châssis et le bâti.

Des vibrateurs à balourd 24 sont montés sur le châssis 20. Ils sont entraînés en synchronisme de façon à provoquer des mouvements circulaires horizontaux de faible amplitude de l'ensemble châssis-cuve. L'entraînement se fait par le biais d'un mécanisme comportant des courroies 36, des galets tendeurs 38, des poulies motrices 40, des cardans 42, un moteur 46 et un dispositif de déphasage 44 du type décrit dans le brevet français n° 92 01642 (n° de publication 2 687 080) et permettant de régler l'amplitude des vibrations. Le moteur 46 est équipé d'un variateur de vitesse permettant de régler la fréquence des vibrations.

Les mouvements vibratoires de l'ensemble châssis-cuve provoquent le rapprochement périodique de la cuve et du cône dans chaque plan radial et, par conséquent, l'écrasement de la matière entre la cuve et le cône. Il se forme sur la surface intérieure de la cuve une couche de matière dont l'épaisseur dépend du débit et de la fréquence et de l'amplitude des vibrations. Cette couche se déplace vers le bas de la cuve et les produits broyés sont évacués a travers la fente de sortie et tombent dans une trémie collectrice placée sous le broyeur, a travers un passage annulaire ménagé dans le bâti.

Les mouvements de la cuve s'accompagnent d'une rotation du cône 10 autour de son axe sous l'action des efforts tangentiels exercés par la cuve, par l'intermédiaire de la matière à broyer. Cette rotation permet d'obtenir un procédé de fragmentation stable et de réduire fortement l'usure des blindages du cône et de la cuve.

Le broyeur est équipé d'un système 26 de réglage en hauteur du cône par rapport à la cuve 18, par exemple un système à vis et écrou ou un vérin hydraulique. Ce système permet de régler la largeur de la fente annulaire existant entre le cône et la cuve dans le plan de sortie 34 des matières broyées ; lorsque le broyeur est au repos, cette fente a une largeur constante sur toute sa périphérie et égale à la différence des rayons du cône et de la cuve dans le plan de sortie 34.

En cours de broyage, il se forme entre le cône et la cuve une couche de matière dont l'épaisseur minimale, définie par l'écart minimal entre cône et cuve dans le plan de sortie, est fonction du réglage initial de la position en hauteur du cône par rapport à la cuve et de l'amplitude et de la fréquence des vibrations. La granulométrie des produits broyés dépend de l'épaisseur minimale de la couche de matières et il est donc possible de contrôler la qualité des produits broyés en réglant l'amplitude ou la fréquence des vibrateurs, et dans une certaine mesure la position en hauteur du cône, au moyen du système 26.

Un dispositif 28 de mesure de la vitesse de rotation du cône, tel qu'un capteur à induction magnétique (marque IFM - type IFK3004 BP0G par exemple), permet de connaître en permanence cette grandeur et, connaissant la valeur de réglage de la largeur de la fente annulaire de sortie, d'en déduire l'épaisseur de la couche de matières.

La vitesse de rotation du cône est donnée par la formule :$$\text{N = K}\frac{\text{n.(f-e)}\hfill }{\text{D.cos α}\hfill }$$ avec

K =

constante

n =

fréquence des vibrations (vitesse de rotation des vibrateurs)

f =

valeur de réglage de la fente annulaire de sortie

e =

épaisseur de la couche

α =

½ angle au sommet du cône

Cette formule permet de calculer e, de comparer la valeur obtenue à une valeur de consigne et, si nécessaire, de régler l'amplitude et/ou la fréquence des vibrations ou la largeur f de la fente.

On peut donc automatiser la conduite du broyeur, pour obtenir des produits broyés ayant la granulométrie voulue, au moyen d'un automate ou d'un calculateur 32 qui reçoit les informations du capteur 28 et qui peut envoyer des instructions au dispositif de déphasage 44 et au moteur 46 pour régler l'amplitude et/ou la fréquence des vibrations, et au système 26 pour modifier la position en hauteur du cône.

Comme expliqué plus haut, on peut aussi, en observant les variations de la vitesse de rotation du cône dans des conditions de marche données, détecter l'usure des surfaces de travail du cône et de la cuve.

Il est bien entendu que les modifications qui peuvent être apportées aux formes de réalisation décrites, par l'emploi de moyens techniques équivalents, et relatifs, notamment, au montage rotatif du cône sur le bâti et aux moyens de mise en vibrations de la cuve entrent dans le cadre de l'invention comme définie par les revendications.