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WO1999047264A1 - Ejecteur a une ou plusieurs poches - Google Patents

Ejecteur a une ou plusieurs poches Download PDF

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WO1999047264A1
WO1999047264A1 PCT/BE1999/000034 BE9900034W WO9947264A1 WO 1999047264 A1 WO1999047264 A1 WO 1999047264A1 BE 9900034 W BE9900034 W BE 9900034W WO 9947264 A1 WO9947264 A1 WO 9947264A1
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WO
WIPO (PCT)
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ejector
pockets
pocket
ceramic
wear
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/BE1999/000034
Other languages
English (en)
Inventor
Claude Poncin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magotteaux International SA
Original Assignee
Magotteaux International SA
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Publication date
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Priority to HU0100924A priority patent/HU226992B1/hu
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Priority to JP2000536488A priority patent/JP4092077B2/ja
Priority to AU52643/99A priority patent/AU736079B2/en
Priority to DE69912409T priority patent/DE69912409T2/de
Priority to AT99911529T priority patent/ATE252946T1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/14—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with vertical rotor shaft, e.g. combined with sifting devices
    • B02C13/18—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with vertical rotor shaft, e.g. combined with sifting devices with beaters rigidly connected to the rotor
    • B02C13/1807—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with vertical rotor shaft, e.g. combined with sifting devices with beaters rigidly connected to the rotor the material to be crushed being thrown against an anvil or impact plate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/26—Details
    • B02C13/28—Shape or construction of beater elements

Definitions

  • the present invention relates to an ejector with one or more pockets, intended for crushers of the centrifugal type with vertical axis (so-called VSI crushers).
  • centrifugal type crushers are known in the state of the art for crushing all kinds of materials, in particular rock aggregates.
  • centrifugal crushers include a cylindrical tank in which is disposed a rotary table which is supported by a vertical bearing and which comprises means for rotating the table around the central axis of the crusher.
  • the crusher comprises a series of ejectors fixed to the rotary table, as well as a series of anvils arranged on the internal vertical wall of the cylindrical tank, around the rotary table.
  • the ejector is essentially in the form of a parallelepiped generally made of cast iron which is fixed to the rotary table of the crusher.
  • the side of the ejector which is directed towards the axis of rotation of the table is called the nose of the ejector, while the face parallel to the anvils of the cylindrical tank forms the exit face of the ejector.
  • the front face of the ejector called the working face is that which meets the material to be crushed and which in the direction of rotation of the ejector precedes the rear face.
  • This front working face of the ejector can be provided with one or more cavities which do not pass through the entire structure of the ejector.
  • These cavities form the pockets of the ejector which fill up during the rotation of the crusher.
  • the material to be crushed is poured into the center of the rotary table by known means. Under the effect of the centrifugal force and under the impact with the working face of the ejectors, the material is projected in the direction of the anvils on which it is crushed to fall, in crushed form, at the bottom of the crusher from where it is evacuated. When the material is projected, the ejectors are subjected to very high stresses and are therefore subject to rapid wear. Description of solutions according to the state of the art
  • the pocket ejectors used make it possible in certain applications, by accumulating material in the pockets, to considerably increase the life of these ejectors.
  • wear is preferably done at the exit edge of the pockets, that is to say where the abrasion due to particles projected by force - 3 -
  • centrifugal is the highest.
  • the wear which nevertheless occurs is often located according to certain preferential paths, outside the initial cavities of the ejector. These preferential wear paths propagate over the entire structure of the ejector with the consequence of finally obtaining a part of which practically only the reinforcement is intact.
  • the present invention essentially aims to avoid or at least reduce the drawbacks which result from the wear of the prior art ejectors.
  • it aims to design an ejector with one or more pockets which resists the impact of the particles to be crushed and which, by having a high resistance to wear, almost no longer undergoes any degradation of its structure initial.
  • an ejector with one or more pockets intended for these crushers of the centrifugal type with vertical axis and having an essentially parallelepiped shape, provided on its working face with one or more cavity forming the pockets of said ejector, characterized in that all or part of the periphery of the pocket (s) is made of a composite material itself formed from an alloy based on iron and ceramic very resistant to wear and created in situ during casting of the ejector.
  • the specific characteristic of the present invention lies in the choice of a composite material formed by an alloy based on iron (cast iron or steel) and ceramic to constitute the reinforcing element, which is created in situ during the casting of the ejector.
  • the reinforcement according to the invention will be produced from a metal / ceramic composite which is prepared from agglomerated ceramic grains based on alumina and / or zirconia or alumina zirconia which are infiltrated during pouring by the liquid metal used to form the body of the part.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a two-pocket ejector according to the invention.
  • Fig. 2 shows a photograph illustrating the ejector with a single pocket according to the invention.
  • Fig. 3 represents a photograph of the ejector at - 6 -
  • FIGs. 4 and 5 represent two photographs of a two-pocket ejector according to the state of the art, illustrating preferential places of wear.
  • Fig. 1 gives a schematic illustration of the ejector carrying the general reference 1 with two pockets 3 and 5 according to the invention, comprising the reinforcement in composite material identified by the general reference 6 and represented in hatched lines.
  • This composite material is preferably made from an agglomerate of ceramic grains based on alumina-zirconia. These ceramic grains are produced in a conventional manner, by electro-fusion, by sintering, by thermal spraying or by any other process making it possible to merge the two constituents.
  • the composite reinforcing structure is produced on the periphery of the pockets of the ejector at a minimum distance of 5 mm from the edges of the pockets thus preventing wear of the ejector at the lower edge 9, the upper edge 11, as well as at the nose 13 and at the outlet of the ejector 15.
  • a complementary reinforcing structure (also shown in hatched lines) 17 can be provided in the outlet face of the ejector 1.
  • the composite reinforcing structure does not necessarily have to be arranged over the entire width, length or depth of - 7 -
  • Figures 2 and 3 show two ejectors of different configuration, one with a single pocket, the other with two pockets.
  • the geometry of the composite structure is adapted to the geometric configuration of the ejector, chosen according to the material to be crushed.
  • the particular configuration of the composite structure as illustrated has been chosen so as to, on the one hand, limit the wear of the entire part of the ejector and, on the other hand, to allow the ejector provided to be easily provided in situ. of the reinforcement structure during the casting of the ejector.
  • the ejector is therefore constituted in the form of a heterogeneous element but without attached parts comprising in the areas subjected predominantly to wear, a reinforcement integrated in the ejector in the form of a structure based on a composite material which is made of an iron-based alloy (cast iron or steel) on the one hand and ceramic having the property of resistance to wear for the intended uses.
  • Figs. 4 and 5 represent a photograph of an ejector with two pockets according to the prior art, where the preferential wear is located essentially at the level of the nose of the ejector as well as at the lower edge of the pockets in contact with the rotary table.
  • Example An ejector with a composite reinforcement as shown in Figure 2 has been compared to a identical ejector without this composite reinforcement in a rhyolite crushing application with an inlet particle size between 3 and 40 mm.
  • the service life of the composite reinforced ejector is double that obtained with equivalent ejectors without this reinforcement.

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Abstract

Ejecteur à une ou plusieurs poches, destiné à des concasseurs de type centrifuge à axe vertical et ayant une forme essentiellement parallélépipédique, pourvu sur sa face de travail d'une ou plusieurs cavités (3, 5) formant les poches dudit éjecteur (1), caractérisé en ce que toute ou une partie de la périphérie de la ou des poches est constituée d'une structure de renfort (6) d'un matériau composite lui-même formé d'un alliage à base de fer et de céramique très résistant à l'usure et créé in situ à la coulée de l'éjecteur.

Description

EJECTEUR A UNE OU PLUSIEURS POCHES
Objet de l'invention
La présente invention concerne un ejecteur à une ou plusieurs poches, destiné à des concasseurs de type centrifuge à axe vertical (concasseurs dits VSI) .
Arrière-plan technologique a la base de l'invention
Les concasseurs du type centrifuge précités sont connus dans l'état de la technique pour concasser toute sorte de matériaux, notamment des agrégats de roche.
Ils sont par exemple utilisés dans des carrières et des cimenteries. Ces concasseurs centrifuges comprennent une cuve cylindrique dans laquelle est disposée une table rotative qui est supportée par un palier vertical et qui comprend des moyens pour faire tourner la table autour de l'axe central du concasseur. En outre, le concasseur comporte une série d'éjecteurs fixés sur la table rotative, ainsi qu'une série d'enclumes disposées sur la paroi verticale interne de la cuve cylindrique, autour de la table rotative.
L' ejecteur se présente essentiellement sous la forme d'un parallélépipède réalisé généralement en fonte qui est fixé sur la table rotative du concasseur. La face de l' ejecteur qui est dirigée vers l'axe de rotation de la table est appelée le nez de l 'ejecteur, tandis que la face parallèle aux enclumes de la cuve cylindrique forme la face de sortie de l' ejecteur.
La face avant de l' ejecteur appelée face de travail est celle qui rencontre la matière à concasser et qui dans le sens de la rotation de l' ejecteur précède la face arrière.
Cette face de travail avant de 1 'ejecteur peut être pourvue d'une ou de plusieurs cavités qui ne traversent pas la totalité de la structure de l' ejecteur.
Ces cavités forment les poches de l' ejecteur qui se remplissent lors de la rotation du concasseur.
Lors de l'opération de concassage, la matière à concasser est versée au centre de la table rotative par des moyens connus. Sous l'effet de la force centrifuge et sous l'impact avec la face de travail des éjecteurs, la matière est projetée en direction des enclumes sur lesquelles elle s'écrase pour tomber, sous forme concassée, au fond du concasseur d'où elle est évacuée. Lors de la projection de la matière, les éjecteurs subissent des sollicitations très importantes et sont dès lors sujet à une usure rapide. Description des solutions selon l'état de la technique
Les éjecteurs à poches utilisés permettent dans certaines applications, par le fait d'accumuler de la matière dans les poches, d'augmenter considérablement la durée de vie ces éjecteurs.
Cependant, dans ce type d' ejecteur, on observe que l'usure se fait préférentiellement au niveau du bord de sortie des poches, c'est-à-dire là où l'abrasion due aux particules projetées par la force - 3 -
centrifuge est la plus élevée.
Le document US 3 044 720 A décrit un concasseur à impact du type centrifuge pourvu d'une poche dans lequel est prévu une protection sous forme d'un renfort constitué de plaques rapportés.
De manière similaire dans le document US 3 149 793 A pour le même type de concasseur propose également des plaques de renfort rapportés .
Dans le document WO 89 04720 A, il est proposé des garnitures céramiques du type oxyde d'aluminium pour les conduits de sortie de la matière dans des concasseurs à enclumes.
L'arrière-plan technologique de l'invention, en particulier la conception des concasseurs peut encore être illustré par les documents US 3 346 203 A et US 4 787 564 A.
On a également tenté de rapporter sur bords des poches un renfort céramique de préférence en carbure de tungstène. Ce type de matériau résiste très bien à l'abrasion à la sortie de 1 'ejecteur.
Les usures qui se produisent néanmoins sont souvent localisées selon certains chemins préférentiels, en dehors des cavités initiales de 1 'ejecteur. Ces chemins préférentiels d'usure se propagent sur toute la structure de l' ejecteur avec pour conséquence de finalement obtenir une pièce dont pratiquement seul le renfort est intact .
En outre, lorsque des corps imbroyables, par exemple métalliques, ou des agrégats de plus grande dimension sont introduits dans le concasseur, ceux-ci détruisent le renfort céramique en carbure de tungstène. Lorsque le renfort est brisé, on obtient un fonctionnement déséquilibré de la table rotative supportant les éjecteurs .
Ceux-ci doivent alors être démontés et remplacés pour éviter toute vibration du concasseur.
Buts de 1 ' invention
La présente invention vise essentiellement à éviter ou du moins à réduire les inconvénients qui résultent de l'usure des éjecteurs de l'état de la technique. En particulier, elle vise à concevoir un ejecteur à une ou plusieurs poches qui résiste à l'impact des particules à concasser et qui, par le fait d'avoir une résistance à l'usure élevée, ne subit presque plus aucune dégradation de sa structure initiale.
Principaux éléments caractéristiques de 1 ' invention
Selon l'invention, on propose un ejecteur à une ou plusieurs poches, destiné à ces concasseurs de type centrifuge à axe vertical et ayant une forme essentiellement parallélépipédique, pourvu sur sa face de travail d'une ou plusieurs cavité formant les poches dudit ejecteur, caractérisé en ce que toute ou une partie de la périphérie de la ou des poches est constituée d'un matériau composite lui-même formé d'un alliage à base fer et de céramique très résistant à l'usure et créé in situ à la coulée de l' ejecteur.
On constitue ainsi un renfort en matériau composite céramique résistant à l'usure autour des cavités constituants les poches afin d'obtenir une protection non seulement du bord de sortie de l' ejecteur mais également - 5 -
au niveau du contour de la ou des poches. On arrive de cette manière à un renforcement sans pièce rapportée de toute la structure de l' ejecteur contre l'abrasion par la matière à concasser. De même, une structure appropriée du renfort convenant pour un certain nombre déterminé de poches d'une taille et d'une forme géométrique déterminée permet de recentrer la matière dans la ou les poches et ainsi, d'éliminer les problèmes d'usure préférentielle.
La caractéristique spécifique de la présente invention réside dans le choix d'un matériau composite formé par un alliage à base fer (fonte ou acier) et de céramique pour constituer l'élément de renfort, lequel est créé in situ lors de la coulée de l' ejecteur.
De manière avantageuse, le renfort selon l'invention sera réalisé à partir d'un composite métal/céramique qui est préparé à partir de grains céramiques agglomérés à base d'alumine et/ou de zircone ou d'alumine zircone qui sont infiltrés lors de la coulée par le métal liquide servant à former le corps de la pièce. D'autres caractéristiques et avantages de
1 ' invention apparaîtront à la lecture de la description et des revendications qui suivent, illustrant diverses formes d'exécution de l'invention.
Brève description des figures
La Fig . 1 représente une vue en perspective d'un ejecteur à deux poches selon l'invention.
La Fig. 2 représente une photographie illustrant l' ejecteur à une seule poche selon 1 ' invention.
La Fig. 3 représente une photographie de l' ejecteur à - 6 -
deux poches selon l'invention. Les Fig. 4 et 5 représentent deux photographies d'un ejecteur à deux poches selon l'état de la technique, illustrant des endroits d'usure préférentiels.
Description des diverses formes d'exécution préférées de 1 ' invention
La Fig. 1 donne une illustration schématique de l' ejecteur portant le repère général 1 à deux poches 3 et 5 selon l'invention, comprenant le renfort en matériau composite identifié par le repère général 6 et représenté en lignes hachurées.
Ce matériau composite est de préférence réalisé à partir d'un agglomérat de grains céramiques à base d' alumine-zircone . Ces grains céramiques sont fabriqués de manière classique, par électro-fusion, par frittage, par projection thermique ou par tout autre procédé permettant de fusionner les deux constituants. La structure de renfort composite est réalisée sur le pourtour des poches de l'éjecteur à une distance minimale de 5 mm des bords des poches empêchant ainsi une usure de l'éjecteur au niveau du bord inférieur 9, du bord supérieur 11, ainsi qu'au niveau du nez 13 et à la sortie de l'éjecteur 15.
Une structure de renfort complémentaire (également représentée en traits hachurés) 17 peut être prévue dans le face de sortie de l'éjecteur 1.
Comme illustré, la structure de renfort composite ne doit pas nécessairement être disposé sur toute la largeur, la longueur ou la profondeur de - 7 -
l'éjecteur pour résister à une dégradation de la structure .
Les figures 2 et 3 montrent deux éjecteurs de configuration différente, l'une comportant une seule poche, l'autre comportant deux poches.
La géométrie de la structure du composite est adaptée à la configuration géométrique de l'éjecteur, choisie en fonction de la matière à concasser.
La configuration particulière de la structure composite telle qu'illustrée a été choisie de manière à d'une part limiter l'usure de la pièce entière de l'éjecteur et d'autre part, de permettre de réaliser facilement l'éjecteur pourvu in situ de la structure de renforcement lors de la coulée de l'éjecteur. L'éjecteur est donc constitué sous forme d'un élément hétérogène mais sans pièces rapportées comportant aux zones soumises de manières prépondérante à l'usure, un renfort intégré dans l'éjecteur sous forme d'une structure à base d'un matériau composite qui est formé d'un alliage à base fer (fonte ou acier) d'une part et de céramique présentant la propriété de résistance à l'usure pour les utilisations envisagées.
Les Fig. 4 et 5 représentent une photographies d'un ejecteur à deux poches selon l'état de la technique, où l'usure préférentielle est localisée essentiellement au niveau du nez de l'éjecteur ainsi qu'au niveau du bord inférieur des poches en contact avec la table rotative. Exemple Un ejecteur avec un renforcement composite tel que représenté à la Figure 2 a été comparé à un ejecteur identique sans ce renforcement composite dans une application de concassage de rhyolite de granulométrie d'entrée comprise entre 3 et 40 mm.
La durée de vie de l'éjecteur à renforcement composite est le double de celle obtenue avec des éjecteurs équivalents sans ce renforcement.

Claims

- 9 -REVENDICATIONS
1. Ejecteur à une ou plusieurs poches, destiné à des concasseurs de type centrifuge à axe vertical et ayant une forme essentiellement parallélépipedique, pourvu sur sa face de travail d'une ou plusieurs cavités (3, 5) formant les poches dudit ejecteur (1) , caractérisé en ce que toute ou une partie de la périphérie de la ou des poches est constituée d'une structure de renfort (6) d'un matériau composite lui-même formé d'un alliage à base fer et de céramique très résistant à l'usure et créé in situ à la coulée de l'éjecteur .
2. Ejecteur à une ou plusieurs poches selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure de renfort créée in situ n'est disposée que sur une portion de la largeur ou une portion de la longueur ou une portion de la profondeur de l'éjecteur.
3. Ejecteur à une ou plusieurs poches selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce que la structure de renfort est adaptée au nombre, à la taille et à la forme géométrique de la ou des poches de 1 ' ejecteur.
4. Ejecteur à une ou plusieurs poches selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure de renfort disposée à la périphérie de la ou des poches comprend en outre une structure de renfort complémentaire (17) disposée dans la face de sortie de l'éjecteur.
5. Ejecteur à une ou plusieurs poches selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le constituant - 10 -
céramique de la structure de renfort est préparé à partir de grains céramiques agglomérés à base d'alumine, de zircone, ou d' alumine- zircone .
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