L'invention concerne un broyeur par compression de lit de matières, usuellement dénommé broyeur horizontal à galet, et trouve une application particulière pour le broyage de matières minérales, non limitativement, pour la fabrication de clinker de ciment.

Les documents EP 0 486 371 et EP 0 934 120 décrivent un tel type de broyeur qui comprend un cylindre tournant suivant son axe horizontal, et dont la paroi intérieure, usuellement revêtue d'une couche de matériau d'usure, forme une piste de roulement pour un rouleau de broyage, d'axe de rotation sensiblement parallèle à l'axe du cylindre, et appliqué sous forte pression sur la piste de roulement. La matière à broyer est alimentée dans le cylindre, à l'une de ses extrémités, et ressort à l'autre extrémité. Dans un tel broyeur, la vitesse d'entraînement du cylindre est telle que la matière est centrifugée contre la piste de roulement, maintenue contre la piste pendant la rotation du cylindre, la matière passant plusieurs fois entre la piste de roulement et le rouleau de broyage. Il est connu de contrôler le nombre de passages grâce à des dispositifs mécaniques. De tels dispositifs sont décrits dans le document EP 0 934 120, et peuvent comprendre un ensemble racleur(s)/plaque(s) déflectrice(s). Le racleur est placé à l'intérieur du cylindre, dans la partie supérieure descendante, et agencé pour détacher la matière de la piste de roulement. Une ou plusieurs plaques déflectrices sont disposées de façon à intercepter la matière détachée par le racleur et la dévier dans la direction de la sortie du broyeur.

La matière à broyer qui est alimentée dans le broyeur possède une granulométrie grossière, avec une taille maximale de grain pouvant atteindre typiquement 100 mm. Par l'effet du fonctionnement des systèmes de manutention, le débit de matières est sujet à des fluctuations, et la répartition granulométrique est également sujette à des fluctuations. Ceci induit des variations de la constitution et de l'épaisseur du lit de matières et des variations de forces exercées par le rouleau de broyage qui se traduisent par des vibrations de la machine. Ces vibrations créent des sollicitations mécaniques qui participent à la réduction de la durée de vie des constituants de la machine, voire des éléments voisins de l'atelier de broyage. Dans un tel type de broyeur la matière avance d'une extrémité de la machine à l'autre, en même temps qu'elle subit des actions de broyage successives. Ainsi la granulométrie de la matière est plus grossière dans la partie du broyeur située près de l'extrémité d'entrée, que dans la partie du broyeur située près de l'extrémité de la sortie. Le lit de matières a donc un comportement qui varie tout au long du broyeur, et le rouleau de broyage est sollicité de façon différente en les divers points de sa longueur. En particulier, la matière la plus fine située près de l'extrémité de sortie a tendance à s'écouler devant le rouleau de broyage, s'échappant de l'emprise du rouleau de broyage. Ce phénomène produit un lit de matières de faible épaisseur et nuit à la bonne centrifugation de la matière. Ceci déséquilibre la machine, en diminue l'efficacité, augmente la sensibilité aux vibrations et conduit à des usures dissymétriques.

Lorsque les matières premières alimentées dans le broyeur contiennent une proportion importante de particules fines, le phénomène d'échappement peut aussi exister à proximité de l'extrémité amont du galet, provoquer un reflux de matière, et être à l'origine d'autres phénomènes d'instabilité.

Le but de la présente invention est de pallier les inconvénients précités en proposant un broyeur permettant de garantir une épaisseur suffisante du lit de matières du côté où les matières sont les plus fines.

Un autre but de la présente invention, au moins selon un mode de réalisation, est de proposer un tel broyeur dont la fabrication n'est pas complexifïée par rapport à l'art antérieur.

D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter.

Aussi l'invention concerne un broyeur par compression de lit de matières comprenant : - un cylindre à axe horizontal dont la paroi intérieure est pourvue d'une piste de roulement pour un rouleau de broyage, disposé intérieur audit cylindre,

- des moyens pour entraîner en rotation le cylindre autour de son axe à une vitesse assurant la centrifugation de la matière,

- ledit rouleau de broyage, - des moyens pour appliquer ledit rouleau de broyage contre la piste de roulement dudit cylindre,

- une entrée pour l'alimentation de la matière à broyer située à l'une des extrémités du cylindre et une sortie pour la matière broyée à l'autre extrémité dudit cylindre,

- des moyens pour contrôler le déplacement de la matière de sorte qu'elle parcourt seulement une fraction de la longueur du cylindre à chaque tour et passe plusieurs fois entre le cylindre et le rouleau avant d'atteindre la sortie.

Selon l'invention, la piste de roulement est suivie d'un rebord aval, destiné à s'opposer à l'écoulement de la matière, situé en aval dudit rouleau de broyage selon le sens de déplacement de la matière, ledit rebord aval comprenant plusieurs éléments disposés selon un périmètre intérieur dudit cylindre.

Selon des caractéristiques optionnelles de l'invention, prises seules ou en combinaison : - l'ensemble des éléments formant le rebord aval occupe au moins 75% du périmètre intérieur du cylindre ;

- la hauteur des éléments formant le rebord aval et dépassant de la piste de roulement est comprise entre 1% et 5% du diamètre du rouleau de broyage ;

- la distance entre l'extrémité aval du rouleau de broyage et le rebord aval est comprise entre 1,5% et 7,5% du diamètre du rouleau de broyage ;

- la piste de roulement est précédée d'un rebord amont, s'opposant à l'écoulement de la matière, situé en amont dudit rouleau de broyage selon le sens de déplacement de la matière, ledit rebord comprenant plusieurs éléments disposés selon un périmètre intérieur dudit cylindre ;

- l'ensemble des éléments formant le rebord amont occupe au moins 75% du périmètre intérieur du cylindre ;

- la hauteur des éléments formant le rebord amont et dépassant de la piste de roulement est comprise entre 100% et 150% de la hauteur des éléments formant le rebord aval, dépassant de ladite piste de roulement ;

- la distance entre l'extrémité amont du rouleau de broyage et le rebord amont est comprise entre 1,5% et 7,5% du diamètre du rouleau de broyage ; - la piste de roulement est dépourvue d'un rebord amont s'opposant à l'écoulement de la matière ;

- le rebord aval sur le périmètre intérieur du cylindre est un rebord discontinu, lesdits éléments étant répartis sur le périmètre intérieur, mutuellement espacés, créant une pluralité de passages sur le périmètre intérieur ;

- le rebord amont sur le périmètre intérieur du cylindre est un rebord discontinu, lesdits éléments étant répartis sur le périmètre intérieur, mutuellement espacés, créant une pluralité de passages sur le périmètre intérieur ;

- lesdits moyens pour contrôler le déplacement de la matière de sorte qu'elle parcourt seulement une fraction de la longueur du cylindre à chaque tour et passe plusieurs fois entre le cylindre et le rouleau avant d'atteindre la sortie comprennent au moins un racleur placé à l'intérieur du cylindre, dans la partie supérieure descendante, apte à détacher la matière de la piste de roulement et une, ou de préférence plusieurs plaques déflectrices disposées sous le racleur de façon à intercepter la matière détachée par le racleur et la dévier en direction de la sortie du broyeur.

Selon un mode de réalisation, la piste de roulement comprend une couche de matériau dur, d'usure, rapportée sur la paroi intérieure dudit cylindre, formée par une pluralité de plaques d'usure et dans lequel les éléments formant le rebord aval sont des éléments rapportés et solidaires respectivement des plaques d'usure. Selon une autre alternative, les éléments formant le rebord aval sont constitués chacun par le matériau dur des plaques d'usure, lesdits éléments étant respectivement d'un seul tenant avec lesdites plaques d'usure. Selon un mode de réalisation, la piste de roulement est constituée par une couche de matériau dur, d'usure, rapportée sur la paroi intérieure dudit cylindre, formée par une pluralité de plaques d'usure et dans lequel les éléments formant le rebord amont sont des éléments rapportés et solidaires respectivement des plaques d'usure. Selon une autre alternative, les éléments formant le rebord amont sont constitués chacun par le matériau dur des plaques d'usure, lesdits éléments étant respectivement d'un seul tenant avec lesdites plaques d'usure. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels :

- La figure 1 illustre le principe de fonctionnement d'un broyeur horizontal par compression du lit de matières (rebord aval non illustré). - La figure 2 est une vue de coupe verticale selon l'axe du cylindre, conforme à l'invention selon un mode de réalisation, et présentant du côté de la sortie des matières, le long d'un périmètre intérieur du cylindre, des éléments constituant des obstacles ralentissant l'évacuation de la matière.

- La figure 3 est une vue du dispositif de la figure 2, selon un plan de coupe perpendiculaire à l'axe du cylindre.

- La figure 4 est une vue de détail d'un élément du rebord aval, et de son positionnement par rapport à la piste de roulement, ainsi que par rapport à l'extrémité aval du rouleau de broyage.

- La figure 5 illustre un mode de réalisation particulier de l'invention, présentant outre le rebord aval, destiné à freiner l'échappement des matières au niveau de l'extrémité aval du rouleau de broyage, un rebord amont destiné à freiner l'échappement des matières au niveau de l'extrémité amont du rouleau de broyage.

- La figure 6 illustre une plaque d'usure formant partie de la couche protectrice du cylindre et destinée à équiper le cylindre en aval de la piste de roulement, un élément du rebord aval et ladite plaque d'usure étant attenant par l'extrémité aval de ladite plaque.

L'invention concerne un broyeur 1 par compression de lit de matières comprenant :

- un cylindre 2 à axe horizontal A dont la paroi intérieure est pourvue d'une piste de roulement pour un rouleau de broyage 3, disposé intérieur audit cylindre,

- des moyens pour entraîner en rotation le cylindre autour de son axe à une vitesse assurant la centrifugation de la matière,

- ledit rouleau de broyage 3,

- des moyens pour appliquer ledit rouleau de broyage 3 contre la piste de roulement dudit cylindre, - une entrée 7 pour l'alimentation de la matière à broyer située à l'une des extrémités du cylindre et une sortie 8 pour la matière broyée à l'autre extrémité dudit cylindre,

- des moyens pour contrôler le déplacement de la matière de sorte qu'elle parcourt seulement une fraction de la longueur du cylindre à chaque tour et passe plusieurs fois entre le cylindre et le rouleau avant d'atteindre la sortie.

Le cylindre 2 à axe horizontal A peut-être une virole, notamment métallique, en appui sur des paliers (non illustrés) notamment hydrostatiques assurant le guidage en rotation du cylindre autour de son axe horizontal A. La piste de roulement peut être formée par une couche 6 de matériau dur, d'usure, rapportée sur la paroi intérieure dudit cylindre, formée par une pluralité de plaques d'usure 61. Lesdits moyens pour entraîner en rotation le cylindre autour de son axe A peuvent comprendre un motoréducteur dont l'axe de sortie présente un pignon couplé à une couronne dentée, solidaire de la paroi extérieure du cylindre 2. Selon l'invention, ces moyens entraînent le cylindre 2 à une vitesse assurant une centrifugation de la matière. En d'autres termes, la vitesse du cylindre 2 est telle que la matière est, sous l'effet de la force centrifuge, maintenue contre la piste de roulement, pendant la rotation du cylindre.

Lesdits moyens pour appliquer le rouleau de broyage contre la piste de roulement peuvent comprendre des bras guidant les extrémités du rouleau de broyage 3 par l'intermédiaire de roulement, ainsi que des vérins ou des ressorts aptes à exercer une force sur les extrémités du rouleau de broyage 3, et reliés auxdits bras. Selon un mode de réalisation, lesdits moyens pour appliquer le rouleau de broyage 3 contre la piste de roulement sont tels que le rouleau de broyage exerce sur le lit de matières une pression P moyenne comprise entre 10 MPa et 40 MPa. Le rouleau de broyage est d'axe sensiblement parallèle à celui de l'axe du cylindre.

L'alimentation du broyeur 1 est effectuée à l'entrée 7 à l'une des extrémités du cylindre 2, la sortie 8 des matières broyées étant située à l'autre extrémité du cylindre. Entre l'entrée 7 et la sortie 8, la matière passe plusieurs fois entre la piste de roulement et le rouleau de broyage 3, parcourant une fraction de la longueur du cylindre à chaque tour. L'avancée des matières dans le cylindre est ainsi régulée par des moyens qui peuvent comprendre un dispositif destiné à assurer l'avance de la matière, d'une extrémité à l'autre du cylindre 2, et tel que notamment ceux décrits dans le document EP 0 486 371 ou encore EP 0 934 120. Un tel dispositif comprend au moins un racleur (ou couteau) placé à l'intérieur du cylindre, dans la partie supérieure descendante, ainsi qu'une ou plusieurs plaques déflectrices, disposées sous le racleur. Le racleur permet de détacher la matière de la piste de roulement, qui, autrement, serait maintenue contre la piste sous l'effet de la force centrifuge. Le ou les déflecteurs placés en dessous du racleur intercepte la matière détachée par le dernier et la dévie dans la direction de la sortie du broyeur.

Selon l'invention, la piste de roulement est suivie d'un rebord aval, destiné à s'opposer à l'écoulement de la matière, situé en aval dudit rouleau de broyage selon le sens de déplacement de la matière. Un mode de réalisation d'un broyeur pourvu d'un tel rebord aval est illustré, à titre d'exemple non limitatif, aux figures 2, 3 et 4. La fonction de ce rebord aval est de ralentir l'échappement de la matière au niveau de l'extrémité aval du rouleau de broyage 3, évitant ainsi que le lit de matières au niveau de cette extrémité soit de trop faible épaisseur, et comme illustré en détail à la figure 4.

Selon l'invention, ce rebord aval comprend plusieurs éléments 4 disposés selon un périmètre intérieur dudit cylindre 2. L'ensemble des éléments formant le rebord aval occupe, selon un mode de réalisation, au moins 75% du périmètre intérieur du cylindre 2. Ces éléments 4 peuvent être des éléments en arc de cercle, notamment de section constante sur la longueur, et de rayon de courbure correspondant notamment sensiblement au cylindre (ou à la piste de roulement).

Selon une alternative notamment illustrée aux figures 3 et 4, le rebord aval sur le périmètre intérieur du cylindre est un rebord discontinu. Lesdits éléments 4 peuvent être répartis sur un périmètre intérieur, mutuellement espacés, créant une pluralité de passages sur le périmètre intérieur. Ces différents passages, constitués par les interespaces entre éléments 4, sont répartis sur le périmètre du cylindre 2, et de préférence régulièrement. D'une manière générale, l'évacuation de la matière est obtenue, soit par effet de débordement de la matière au-dessus des éléments 4 du rebord aval, soit au travers des passages entre éléments 4 (dans le cas d'un rebord discontinu), soit par la combinaison des deux effets. Selon un mode de réalisation, la hauteur h des éléments 4 formant le rebord aval et dépassant de la piste de roulement est comprise entre 1% et 5% du diamètre D du rouleau de broyage 3. La hauteur h est illustrée à la figure 4 : il s'agit de la dimension de l'élément 4, à partir de la surface de la piste de roulement, et selon une direction radiale au cylindre.

Selon un mode de réalisation, la distance d entre l'extrémité aval du rouleau de broyage 3 et le rebord aval est comprise entre 1,5 % et 7,5% du diamètre D du rouleau de broyage 3. La distance d est illustrée à la figure 4 : il s'agit de la dimension, selon la direction axiale du cylindre 2, entre l'extrémité aval du rouleau de broyage 3, et le rebord aval. La longueur L du rouleau de broyage 3 peut être de longueur inférieure à la piste de roulement.

Le broyeur selon l'invention est ainsi avantageusement équipé d'un rebord aval destiné à freiner l'écoulement de la matière, dans la zone du broyeur où la matière est la plus fine, au niveau de l'extrémité aval du rouleau 3, en particulier à la sortie 8 du broyeur. Un tel rebord, à l'autre extrémité de la piste de roulement, c'est-à-dire en amont du rouleau de broyage, est toutefois facultatif. Ainsi, et selon un mode de réalisation illustré non limitativement à la figure 2, le broyeur peut être dépourvu d'un tel rebord, en amont du rouleau de broyage 3. Un tel rebord amont peut présenter toutefois un intérêt en particulier dans le cas où la matière en entrée du broyeur présente une proportion importante de particules fines, et de manière à limiter les phénomènes d'échappement et de reflux au niveau de l'extrémité amont du rouleau de broyage 3. Selon un mode de réalisation, la piste de roulement peut être précédée d'un rebord amont, s'opposant à l'écoulement de la matière, dans le sens du reflux. La fonction de ce rebord amont est de ralentir l'échappement de la matière au niveau de l'extrémité amont du rouleau de broyage 3, évitant ainsi que le lit de matières au niveau de cette extrémité soit de trop faible épaisseur, et comme illustré en détail à la figure 5. Ce rebord peut comprendre plusieurs éléments 41 disposés selon un périmètre intérieur dudit cylindre 2.

L'ensemble des éléments formant le rebord amont occupe, selon un mode de réalisation, au moins 75% du périmètre intérieur du cylindre 2. Ces éléments 4 peuvent prendre la forme d'éléments en arc de cercle et de rayon de courbure correspondant notamment sensiblement au cylindre ou à la piste de roulement.

Selon une alternative, le rebord amont sur le périmètre intérieur du cylindre est un rebord discontinu. Lesdits éléments 41 sont alors répartis sur un périmètre intérieur, mutuellement espacés, créant une pluralité de passages sur le périmètre intérieur. Ces différents passages, constitués par les inter-espaces entre éléments 4, sont répartis sur le périmètre du cylindre 2, et de préférence régulièrement sur le périmètre du cylindre.

Selon un mode de réalisation avantageux, la hauteur h' des éléments 41 formant le rebord amont et dépassant de la piste de roulement est supérieure à la hauteur h des éléments 4 formant le rebord aval, dépassant de ladite piste de roulement. Par exemple la hauteur h' des éléments 41 peut être comprise entre 100% et 150% de la hauteur h des éléments 4 formant le rebord aval. La distance d' entre l'extrémité amont du rouleau de broyage 3 et le rebord amont peut être comprise entre 1,5% et 7,5% du diamètre D du rouleau de broyage.

Dans le cas où la piste de roulement comprend une couche 6 de matériau dur, d'usure, formée par une pluralité de plaques d'usure 61, les éléments 4 formant le rebord aval peuvent être des éléments rapportés et solidaires respectivement des plaques d'usure 61. Une telle plaque d'usure est illustrée, à titre d'exemple non limitatif à la figure 6. Chaque plaque comprend une surface intérieure concave, destinée à constituer partie de la piste de roulement, une surface extérieure convexe, destinée à être fixée et appliquée à la paroi intérieure du cylindre et des bords notamment d'assemblage, en particulier au nombre de quatre.

Chaque élément 4 notamment de forme en arc de cercle, est de dimension inférieure à ladite plaque et est liée à ladite plaque par tous moyens adaptés, tels que colle, soudure, fixation mécanique. L'élément 4 peut être lié à la surface extérieure convexe de la plaque, au niveau de l'extrémité aval de ladite plaque d'usure. Selon une alternative, les éléments 4 formant le rebord aval sont constitués chacun par le matériau dur des plaques d'usure 61, lesdits éléments 4 étant respectivement d'un seul tenant avec lesdites plaques d'usure 61.

Dans les deux cas, les éléments 4 et les plaques d'usure 61 correspondantes forment par paire, respectivement des ensembles mécaniques qui permettront de réaliser, simultanément, la couche d'usure 6 et le rebord aval, lors de l'assemblage des plaques 61.

De la même manière, les éléments 41 formant le rebord amont peuvent être des éléments rapportés et solidaires respectivement des plaques d'usure 61. Chaque élément 41 notamment de forme en arc de cercle, est de dimension inférieure à ladite plaque et est solidarisé à ladite plaque par tous moyens adaptés, tels que colle, soudure, fixation mécanique. L'élément 41 peut être lié à la surface extérieure convexe de la plaque 61, au niveau de l'extrémité amont de ladite plaque d'usure 41. Selon une alternative, les éléments 41 formant le rebord amont sont constitués chacun par le matériau dur des plaques d'usure 61, lesdits éléments 41 étant respectivement d'un seul tenant avec lesdites plaques d'usure 61. Dans les deux cas, les éléments 41 et les plaques d'usure 61 correspondantes forment par paires, respectivement des ensembles mécaniques qui permettront de réaliser, simultanément, la couche d'usure 6 et le rebord aval, lors de l'assemblage des plaques 61. Naturellement d'autres modes de réalisation auraient pu être envisagés par l'homme du métier sans pour autant sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications ci-après. NOMENCLATURE

1. Broyeur,

2. Cylindre,

3. Rouleau de broyage,

4. Eléments (rebord aval), 41. Eléments (rebord amont) 61. Plaque d'usure,

6. Couche de matériau dur

7. Entrée (broyeur),

8. Sortie (broyeur),

d. Distance séparant le rouleau de broyage du rebord aval, d'. Distance séparant le rouleau de broyage du rebord amont, D. Diamètre du rouleau de broyage, h. Hauteur des éléments repérés 4 du rebord aval (par référence à la surface de la piste de roulement), h'. Hauteur des éléments repérés 41 du rebord amont (par référence à la surface de la piste de roulement), A. Axe horizontal

L. Longueur du rouleau de broyage

P. Pression