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Appareil pulvériseur
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""'r5emande de brevet frarH'rJis en 3 f;vour du 5 Février l9!5.
Il existe de nombreux types d'appareils pulvériseurs dont le principe est le suivant: une turbine, tournant à grande vitesse, broie la matière par chocs et frottement contre ses palettes ou marteaux, et oontre le carter qui enveloppe la turbine, pendant qu'un courant d'air chaud traverse cette turbine en séchant la matière et en entrai- nant le produit broyé. Les palettes ou masteaux s'usent relativement vite, et par suite tout doit âtre conçu pour offrir le plus de métal possible à l'usure, et pour rem- placer aisément les organes de broyage.
La présente invention a pour objet un appareil de cette oatégorie, dans lequel des dispositifs spéciaux as- surent une efficacité de séohage et de pulvérisation beau- coup plus grande, ainsi qu'un entretien faoile et peu onéreux des organes de pulvérisation.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la figure 1 est une coupe verticale d'un mode d'exé- oution de l'appareil, perpendiculaire à l axe de rotation suivant la ligne 1-1 de la figure 2;
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la figure 2 est une coupe verticale suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue en plan ; la figure 4 est une coupe oblique de la partie su- périeure de la chambre de broyage suivant la ligne 4-4 de la figure 1; la figure 5 est une coupe verticale de la ohambre de broyage, perpendiculaire à l'axe de rotation, et suivant la ligne 1-1 de la figure 2, maisavec la tur- bine enlevée.
Suivant l'exemple d'exécution représenté, la tur- bine montée sur un arbre 1, lui-même porté par des pa- liers 2, tourne dans le sens indiqué par la flèche! (figure 1). Cette turbine est oonstituée par deux moyeux
3 et 4, clavetés coulissants sur l'arbre 2 et par des seg- ments en nombre plus ou moins grand suivant le diamètre de la turbine. Ces segments 5 sont bloqués entre les mo- yeux 3 et 4 par un écrou 6 qui se visse sur un filetage de l'arbre 1 et qui porte un cordon circulaire logé dans une rainure circulaire 4a du moyeu 4. Le moyeu 3 s'appuie sur nn épaulement 3a (figure 2) du même arbre pour per- mettre le blocage. Les segments 5 portent les aubes de pulvérisation 7, fixées de part etd'autre dessegments
5 par rivets ou boulons.
Ce mode de montage desaubes 7 sur les segments 5 permet de multiplier le nombre de ces aubes, ainsi que de leur donner une forte épaisseur dans les parties travaillantes et par suite d'offrir beaucoup de métal à l'usure. Il permet, en outre, de donner à ces aubes la forme qui convient le mieux au déplacement des gaz chauds dans la turbine, donc d'économiser de la puissance.
Le démontage des segpents en vue du remplacement da s aubes après usure est aisé. Il suffit d'ouvrir un oonver-
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ole 8 (figure 1) prévu dans le carter 9 qui enveloppe la turbine, de desserrer 1'écran 6 qui, par la gorge circulaire 4a (figure 2) entraine le moyeu 4, et l'éoar- te du moyeu 3 d'une quantité suffisant à libérer les
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segmenta t5, et enfin due :aortir de l'appareil oes tiegl116nta 5 avec les aubes usées qu'ils portent, à mesure qu'ils se présentent devant l'ouverture du carter. Le montage des secteurs pourvus d'aubes neuves se fait aussi faoilement par les manoeuvres inverses.
Les gaz chauds, qui doivent compléter le séohage pendant le broyage et véhiculer la matière jusqu'au sé. lecteur, sont introduits dans le broyeur par deux tubulu- res10 et conduits de part et d'autre de la turbine jus- qu'à ses ouies par des parois 11 (figure 4) et des déflec- teurs 12 s'étendant sur un quart de cercle environ. Ils s'écoulent donc dans les passages latéraux 13 et sont distribués aux aubes 7, vers leur petit diamètre de fixa- tion, par l'espace annulaire 14 s'étendant sur un quart de circonférence environ.
Dans les deux parois radiqles du carter 9 et pour toute la région dans laquelle ce carter 9 constitue une enveloppe concentrique à la turbine,sont ménagée des canaux 15 de forme appropriée (figures 2 et 5) faisant communiquer la périphérie 16'du carter avec des orifioes 17 ménagées dans le carter au droit de la base des ailettes 7.
Le broyeur est surmonté d'un sélecteur 18 de type quelconque, avec lequel il communique par un orifice 19.
Le sélecteur 18 surmonté d'un conduit 20, est muni d'une buse latérale 21 et d'une buse verticale 22, dispo- sée, de préférence, au-dessus de la buse 21.
Le fonctionnement de l'appareil pulvériseur est le suivant: la matière, préalablement dosée, est introduite par l'orifice 22 dans le sélecteur 18 et on injecte, de préférence tangentiellement par la buse 21 une certaine
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quantité de gaz chaud d'appoint. La matière tombe donc en pluie dans ledit courant de gaz. Les poussières sont entraînées par le courant de gaz et sont soumises au sélecteur sans avoir à traverser le broyeur ; les grains et les morceaux tombant à laisse du sélecteur. Cette ventilation de la matière avec des gaz chauds opère un premier séchage. Les poussières entraînées par le courant d'air tangentiel sont centrifugées, puis traitées par le sélecteur; les trop grosses particules sont rejetées et regagnent les grains et les morceaux déjà séparés.
Les poussières assez fines demeurent en suspension dans les gaz et sont évacuées du sélecteur 10 par la tuyauterie 12, avec le produit fini.
Les poussières, grains et morceaux rejetés par le sélecteur s'écoulent par gravité, pénètrent dans le broyeur par l'orifice 19 ; ils s'amassent dans la région 23 (figure 1) ou ils sont violemment centrifugés par les aubes 7 qui tournent à grande vitesse entraînées par l'arbre 1 dans le sens indiqué par la flèche f.
D'autre part on introduit une certaine proportion de gaz chauds par les tubulures 10. Cet air chaud passe dans les conduits 13, les espaces annulaires 14, puis dans les aubes 7. Une partie de ces gaz est rejetée vers le sélec- teur au voisinage de la région 23. Elle brasse de nouveau la matière qui s'écoule dans cette zone, concourt à son séohage, et complète la séparation des particules assez fines. Le reste est entraîné à l'intérieur du oarter 9,et sert à parachever le séchage de la matière en même temps qu'à la véhiculer dans les circuits internes de la turbine.
La répartition des gaz chauds entre le sélecteur (tubulure 21) et le broyeur (tubulure 10) est motivée par ce qui suit : Un raison des grandes vitesses de circulation des gaz dans la turbine et dans le broyeur, il suffit
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d'une faible quantité de gaz pour véhiculer le produit.
D'autre part, cette circulation de gaz étant cause d'une absorption de puissance relativement élevée, on a tout intérêt à la réduire au strict minimum compatible avec le parachèvement du séchage et l'entraînement des poussiè- re s. Ce minimum étant insuffisant pour la sélection, on est conduit à envoyer dans le sélecteur une proportion d'air complémentaire par la tubulure 21. Le mode d'injeo- tion de cet air complémentaire assure d'ailleurs, comme on l'a indiqué, le triple bénéfice d'une réduction de puissance absorbée, d'un séchage préalable de la matière brute, et enfin d'une séparation des fines poussières avant broyage.
Le principe de fonctionnement du broyeur est le sui- vent :
Si l'on observe le travail de la turbine, on remar- quera que:
1 - pendant leur passage devant l'orifice 19, les aubes font office de palettes de ventilateur, et débi- tent à grande vitesse par l'ouverture 19 les gaz qui ont été alimentés vers l'entrée de ces aubes par les orifices
14 ; 2 . pendant qu'elles parcourent le reste de la oir- conférence entièrement fermé, les aubes ne peuvent débi- ter leurs gaz que latéralement su des passages tels que
15 sont prévus.
Dans le cas ou les canaux 15 n'existent pas, les au- bes mettent en très forte pression la zone 16 comprise entre leurs extrémités et la partie fermée du carter,sans aucun écoulement gazeux, La matière accumulée en 23 et centrifugée vers le carter 9 à sa première rencontre avec les aubes 7, n'est plus entraînée dans le mouvement de rotation que par visoosité de l'air contenu en 16 c'est- à-dire à une vitesse nettement inférieure à celle de la .turbine, et d'autant plus faible que la distance entre
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les extrémités des aubes 7 et le carter 9 est plus grande.
En résumé, dans ce cas, le processus de la pulvéri- sation est le suivant: ohoo d'une aube 7 oontre la parti- oule à écraser, projection de cette particule contre le carter 9, ensuite frottement de la particule contre oe carter à une,vitesse relativement réduite, et enfin expul sion de cette particule par l'ouverture du carter. Le pro- cessus est exactement le même si l'on introduit la matiè- re à pulvériser vers le centre de la turbine au lieu de l'admettre vers la périphérie comme indiqué ci-dessus.
Pour augmenter la puissance de pulvérisation, on a prévu selon l'invention, dans les deux parois radiales du carter, et pour toute la région où ce carter constitue une enveloppe concentrique, des canaux 15, qui ramènent la ma- tière et les gaz débités par les aubes 7, dans l'espace annulaire 17 d'où. ils s'écoulent entre les aubes et à l'origine de oelles-oi pour être centrifugée ensuite, pro- jetés de nouveau contre le carter etc...
Grâce à la pression que peut donner la turbine, la vitesse d'écoulement des gaz et de la matière dans ces circuits internes est très grande et par suite on obtient plusieurs de ces circuits internes, c'est-à-dire plusieurs réintroductions entre les palettes, par révolution de la turbine.
Le processus de la pulvérisation devient alors le suivant: Dans la région 23, choc de la particule à pulvé- riser contre une aube 7, ensuite projeotion de cette par- ticule oontre le carter (deuxième choc), puis frottement à grande vitesse de cette même particule contre le carter d'abord, puis contre les parois de l'un des canaux 15,en- fin ohoo contre une aube à l'entrés(troisième ohoo), et
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ainsi de suite à raison de deux chocs par circuit in- terne qui s'ajoutent au chos initial, soit une moyenne de oinq à sept ohoos suivant le diamètre de la turbine, alors que précédemment on n'en oomptait que deux.
De plus le chemin parcouru à grande vitesse par la particule en question contre le onrter, les parois des canaux, les aubes est sensiblement plus élevé que précédemment.
La multiplication des choos est d'autant plus inté- ressante qu'il a été constate sur les appareils à marteaux ou palettes en service, que l'usure est beaucoup plus importante aux points d'impact des particules sur les marteaux ou palettes, ce qui revient à dire que le travail de pulvérisation est lui-même beaucoup plus impor- tant en ces régions où se produisent les chocs entre par- ticules et palettes ou marteaux. Ces chocs sont donc eau- se d'un accroissement de puissance de pulvérisation, et multiplier leur nombre conduit à augmenter dans la même proportion les possibilités de pulvérisation.
Les nombreux chocs causés par une telle circulation ainsi que le frottement des particules à très grande vi- tesse contre la paroi interne du carter 9, contre les pa- rois des canaux 19 et contre les aubes 7, assurent donc une très grande efficacité de pulvérisation à l'appareil. à partir de la zone 24 (figure 1) les gaz et la ma- tière broyée sont rejetés par l'ouverture du carter, ils pénètrent par l'orifice 19 dans le sélecteur 18, et sont soumis à la classification. Les trop grosses particules retournent par gravité au broyeur. Elles rejoignant en 23 la matière brute. Le produit fini est évacué avec les gaz par la tuyauterie 20.
Naturellement l'invention n'est nullement limitée au mode d'exécution représenté et décrit qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple. On pourrait modifier la po- sition de la tubulure 22 d'introduction de la matière
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brute, et même introduire cette matière vers le centre de la turbine au lieu de l'introduire dans le sélecteur.
On pourrait également modifier la forme et la fixation des aubes 7, monter parallèlement plusieurs turbines dans le même carter pour augmenter la puissance de pulvérisa- tion, constituer les turbines par une seule rangée d'aubes fixées d'un seul côté des segments 5, remplacer les seg- ments 5 par une couronne circulaire de même largeur, et prévoir un démontage de l'ensemble aubes, couronne circu- laire, moyeu, par un oout de l'arbre etc... On pourrait de même, supprimer les oloisons qui existent entre les canaux 15 et par suite remplacer ceux-ci par un intervalle continu de largeur convenable mettant en communication la périphérie de la turbine aveo l'entrée dans les aubes.
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Sprayer device
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"" 'FrarH'rJis patent application in 3 February, February 5, 19! 5.
There are many types of spraying apparatus, the principle of which is as follows: a turbine, rotating at high speed, crushes the material by impact and friction against its vanes or hammers, and against the casing which surrounds the turbine, while a A stream of hot air passes through this turbine, drying the material and entraining the ground product. The pallets or masts wear out relatively quickly, and therefore everything must be designed to offer as much metal as possible to wear, and to easily replace the grinding members.
The object of the present invention is an apparatus of this category, in which special devices ensure much greater drying and spraying efficiency, as well as low cost and low maintenance of the spray members.
In the accompanying drawing, given by way of example only: FIG. 1 is a vertical section of one embodiment of the apparatus, perpendicular to the axis of rotation along line 1-1 of FIG. 2;
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Figure 2 is a vertical section taken on line 2-2 of Figure 1; Figure 3 is a plan view; Figure 4 is an oblique section of the upper part of the grinding chamber taken on line 4-4 of Figure 1; Figure 5 is a vertical section of the grinding chamber, perpendicular to the axis of rotation, and taken along line 1-1 of Figure 2, but with the impeller removed.
According to the exemplary embodiment shown, the turbine mounted on a shaft 1, itself carried by bearings 2, rotates in the direction indicated by the arrow! (figure 1). This turbine is made up of two hubs
3 and 4, sliding keys on the shaft 2 and by more or less segments according to the diameter of the turbine. These segments 5 are blocked between the eyes 3 and 4 by a nut 6 which is screwed onto a thread of the shaft 1 and which carries a circular bead housed in a circular groove 4a of the hub 4. The hub 3 is supported on a shoulder 3a (figure 2) of the same shaft to allow locking. The segments 5 carry the spray vanes 7, fixed on either side of the segments
5 by rivets or bolts.
This method of mounting the blades 7 on the segments 5 makes it possible to multiply the number of these blades, as well as to give them a high thickness in the working parts and consequently to offer a lot of metal to wear. It also makes it possible to give these blades the shape which best suits the movement of the hot gases in the turbine, and therefore to save power.
The dismantling of the segpents with a view to replacing the blades after wear is easy. Just open an oonver-
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ole 8 (figure 1) provided in the casing 9 which surrounds the turbine, to loosen the screen 6 which, through the circular groove 4a (figure 2) drives the hub 4, and the edge of the hub 3 with a sufficient quantity to release the
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segmenta t5, and finally due: aortir of the apparatus oes tiegl116nta 5 with the worn blades which they carry, as they appear in front of the opening of the casing. The assembly of the sectors provided with new vanes is also done easily by the reverse maneuvers.
The hot gases, which must complete the drying during grinding and convey the material to the dry. reader, are introduced into the mill by two tubes 10 and conducted on either side of the turbine as far as its openings by walls 11 (figure 4) and deflectors 12 extending over a quarter of a circle approximately. They therefore flow in the lateral passages 13 and are distributed to the vanes 7, towards their small fixing diameter, by the annular space 14 extending over about a quarter of a circumference.
In the two radiqles walls of the casing 9 and for the entire region in which this casing 9 constitutes a casing concentric with the turbine, channels 15 of suitable shape are formed (FIGS. 2 and 5) making the periphery 16 'of the casing communicate with orifioes 17 made in the housing to the right of the base of the fins 7.
The crusher is surmounted by a selector 18 of any type, with which it communicates through an orifice 19.
The selector 18 surmounted by a duct 20 is provided with a side nozzle 21 and a vertical nozzle 22, preferably arranged above the nozzle 21.
The operation of the spraying device is as follows: the material, previously dosed, is introduced through the orifice 22 into the selector 18 and a certain amount is injected, preferably tangentially through the nozzle 21.
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amount of hot make-up gas. The material therefore falls as rain in said gas stream. The dust is entrained by the gas flow and is submitted to the selector without having to pass through the mill; grains and pieces falling to a leash from the selector. This ventilation of the material with hot gases operates a first drying. The dust entrained by the tangential air current is centrifuged, then treated by the selector; too large particles are rejected and regain the grains and pieces already separated.
The rather fine dust remains in suspension in the gases and is evacuated from the selector 10 via the pipe 12, with the finished product.
The dust, grains and pieces rejected by the selector flow by gravity, enter the crusher through orifice 19; they collect in region 23 (FIG. 1) or they are violently centrifuged by the blades 7 which rotate at high speed driven by the shaft 1 in the direction indicated by the arrow f.
On the other hand, a certain proportion of hot gases is introduced through the pipes 10. This hot air passes through the conduits 13, the annular spaces 14, then into the vanes 7. A portion of these gases is rejected towards the selector at the top. vicinity of region 23. It again stirs the material which flows in this zone, contributes to its drying, and completes the separation of the fairly fine particles. The remainder is entrained inside the oarter 9, and serves to complete the drying of the material at the same time as to convey it in the internal circuits of the turbine.
The distribution of the hot gases between the selector (tube 21) and the mill (tube 10) is motivated by the following: One reason for the high gas circulation speeds in the turbine and in the mill, it suffices
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of a small quantity of gas to convey the product.
On the other hand, since this gas circulation is the cause of a relatively high power absorption, it is in the interest of reducing it to the strict minimum compatible with the completion of the drying and the entrainment of the dust. This minimum being insufficient for the selection, we are led to send into the selector a proportion of complementary air through the pipe 21. The mode of injection of this complementary air ensures, moreover, as has been indicated, the triple benefit of a reduction in absorbed power, of prior drying of the raw material, and finally of a separation of fine dust before grinding.
The operating principle of the crusher is as follows:
If we observe the work of the turbine, we will notice that:
1 - during their passage in front of the orifice 19, the blades act as fan vanes, and discharge at high speed through the opening 19 the gases which have been supplied to the inlet of these blades through the orifices
14; 2. while they travel the rest of the fully closed conference evening, the vanes can only deliver their gas laterally through passages such as
15 are planned.
In the case where the channels 15 do not exist, the blades put very high pressure on the zone 16 between their ends and the closed part of the casing, without any gas flow. The material accumulated at 23 and centrifuged towards the casing 9 on its first encounter with the vanes 7, is no longer driven in the rotational movement except by visoosity of the air contained in 16, that is to say at a speed markedly lower than that of the turbine, and all the smaller as the distance between
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the ends of the blades 7 and the housing 9 is larger.
In summary, in this case, the process of the pulverization is the following: ohoo of a blade 7 o against the part to be crushed, projection of this particle against the casing 9, then friction of the particle against this casing to a relatively low speed, and finally expulsion of this particle through the opening of the housing. The process is exactly the same if one introduces the material to be sprayed towards the center of the turbine instead of admitting it towards the periphery as indicated above.
In order to increase the spraying power, provision has been made according to the invention, in the two radial walls of the casing, and for the entire region where this casing constitutes a concentric casing, channels 15, which return the material and the gases delivered. by the vanes 7, in the annular space 17 hence. they flow between the blades and at the origin of oelles-oi to be centrifuged then, thrown again against the casing etc ...
Thanks to the pressure that the turbine can give, the gas and material flow speed in these internal circuits is very high and as a result several of these internal circuits are obtained, that is to say several reintroductions between the pallets, by revolution of the turbine.
The spraying process then becomes the following: In region 23, impact of the particle to be sprayed against a blade 7, then projection of this particle against the casing (second impact), then high-speed friction of this same particle against the casing first, then against the walls of one of the channels 15, finally ohoo against a blade at the inputs (third ohoo), and
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so on at the rate of two shocks per internal circuit which are added to the initial choice, that is to say an average of five to seven ohoos depending on the diameter of the turbine, whereas previously only two were counted.
In addition, the distance traveled at high speed by the particle in question against the onrter, the walls of the channels, the blades is appreciably greater than previously.
The multiplication of choos is all the more interesting since it has been observed on the hammer or pallet apparatus in service, that the wear is much greater at the points of impact of the particles on the hammers or pallets. which amounts to saying that the spraying work itself is much more important in those regions where the impacts between particles and paddles or hammers occur. These shocks are therefore the result of an increase in spraying power, and multiplying their number leads to an equal increase in the possibilities of spraying.
The numerous shocks caused by such circulation as well as the friction of the particles at very high speed against the internal wall of the casing 9, against the walls of the channels 19 and against the vanes 7, therefore ensure very high spraying efficiency. At the phone. from zone 24 (figure 1) the gases and the ground material are rejected through the opening of the housing, they enter through the orifice 19 in the selector 18, and are subjected to classification. Large particles return by gravity to the grinder. They join the raw material in 23. The finished product is evacuated with the gases through pipe 20.
Of course, the invention is in no way limited to the embodiment shown and described, which was chosen only by way of example. The position of the tubing 22 for introducing the material could be changed.
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raw, and even introduce this material towards the center of the turbine instead of introducing it into the selector.
It would also be possible to modify the shape and the fixing of the blades 7, to mount several turbines in parallel in the same casing to increase the spraying power, to constitute the turbines by a single row of blades fixed on one side of the segments 5, replace the segments 5 with a circular ring of the same width, and provide for the assembly of the blades, circular ring, hub, by an oout of the shaft, etc., to be removed. which exist between the channels 15 and consequently replace them with a continuous interval of suitable width placing the periphery of the turbine in communication with the entry into the blades.
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