Un broyeur à arbre unique paraît simple de l'extérieur : un rotor, une chambre, un poussoir. Sur le terrain, la disponibilité et le débit dépendent de détails : la régularité de l'alimentation par le poussoir, la précision des lames, le support de la grille et la résistance du système d'entraînement aux chocs.
Ce guide détaille les principaux composants, ce que chacun modifie en fonctionnement réel et ce qu'il faut vérifier lors de la comparaison des fournisseurs.
Comment fonctionne un broyeur à arbre unique (en une minute)
Les broyeurs à arbre unique coupent les matériaux par cisaillement entre un rotor rotatif et des contre-lames fixes (parfois appelées “ enclumes ” ou “ lames du stator ”). Un poussoir hydraulique maintient les matériaux plaqués contre la zone de coupe, et un tamis situé sous le rotor limite la taille des particules en retenant les morceaux trop gros dans la chambre pour des coupes supplémentaires. Ce cycle “ poussée → cisaillement → tamisage ” explique pourquoi le réglage du poussoir et le choix du tamis peuvent modifier à la fois la régularité du broyage et la consommation d'énergie.
Les descriptions des fabricants concernant le fonctionnement à arbre unique mettent généralement en évidence cette même séquence de base : un poussoir hydraulique alimentant un rotor et un tamis contrôlant la granulométrie (exemples : WEIMA). aperçu du broyeur à arbre unique et les SSI Caractéristiques de l'Uni-Shear SR300).
Composants d'un broyeur à arbre unique (et leurs modifications)
La liste ci-dessous constitue le “ schéma des pièces ” pratique utilisé par les acheteurs lorsqu'ils souhaitent une puissance de sortie prévisible, un ampérage stable et un service rapide.
| Composant | Ce que cela fait | Que faut-il inspecter / demander ? |
|---|---|---|
| Rotor + poches pour couteaux | Transfère le couple à la coupe et stabilise la coupe. | Diamètre du rotor, méthode d'équilibrage, usinage des poches, surface du rotor (lisse ou profilée), couple maximal admissible |
| Lames de rotor + supports | Crée le tranchant ; contrôle l'accroche et la chaleur | Matériau/traitement thermique de la lame, épaisseur, faces d'indexage, entraxe des boulons, conception du porte-lame, temps de changement d'outil |
| Contre-couteau / enclume | Définit la ligne de cisaillement et le jeu de coupe | Ajustabilité, plage de calage, méthode de réglage et de vérification du jeu, possibilité de retournement/réutilisation |
| Pousseur hydraulique (vérin) | Alimente le rotor en matériau de manière constante | Logique de détection de charge, patins d'usure du guide-poussoir, force du piston, refroidissement par huile, accès aux joints de cylindre |
| Écran / panier à écran | Définit la taille maximale des particules quittant la chambre | Options de dimensions des perforations, zone ouverte %, épaisseur, nervures de support, accès pour changement rapide, coût de l'écran de rechange |
| Transmission + protection contre les chocs | Résiste aux pointes des ferrailleurs et aux morceaux épais | Transmission directe ou par courroie, stratégie de surcharge, logique inverse, protections mécaniques/électroniques contre les chocs |
| Roulements + joints d'étanchéité | Contrôle la chaleur, la pénétration de poussière et la stabilité de l'arbre | Agencement des paliers extérieurs, méthode d'étanchéité, circuit de graisse, procédure et délai de remplacement |
| Commandes et sécurité | Protège les personnes et les équipements ; améliore la disponibilité | Interverrouillages, approche de protection, dispositions de consignation/déconsignation, visibilité des alarmes, enregistrement des tendances (ampères, température, pression) |
1) Chambre de coupe : rotor, lames et contre-lame
Rotor
Le rotor constitue l'élément mécanique principal de la machine. Il influe sur : – Le couple maximal transmis à la coupe (la sensation au niveau du rotor est totalement différente entre une épaisse passe et une fine passe) – Les vibrations (l'équilibrage et la qualité d'usinage se traduisent par un échauffement des paliers et une usure prématurée des joints) – La qualité de l'entraînement du matériau dans la ligne de coupe (la géométrie et la disposition des couteaux sont aussi importantes que la puissance du moteur).
Certains fabricants mettent l'accent sur la conception de la surface du rotor et des rangées de couteaux comme facteurs déterminants du débit ; par exemple, UNTHA page de la série LR Ce procédé décrit un rotor lisse et une seconde rangée de couteaux comme moyen d'accroître la pénétration et le débit lors du traitement des déchets de bois. Même si votre matière première est du plastique, le principe reste le même : la géométrie du rotor et le nombre de couteaux modifient la force de pénétration par tour, et pas seulement la puissance nominale du moteur.
Couteaux et supports de rotor
Les lames transforment votre énergie électrique et hydraulique en une coupe nette, ou en chaleur, en bavures et en poussière.
Ce qui compte le plus pour les acheteurs : – Indexation des faces et temps de changementSi les couteaux sont indexables (plusieurs tranchants utilisables), vous pouvez rétablir rapidement la qualité de coupe sans affûtage immédiat. interface couteau/porte-couteauUn siège stable maintient un dégagement constant et réduit le desserrage des boulons. Géométrie vs matière premièreLes films et les PP/PE souples offrent souvent une géométrie de bord différente de celle des pièces à parois épaisses ou des purges.
Demandez à votre fournisseur combien de fois une lame peut être tournée avant d'être remplacée et à quoi ressemble la plage de tolérance “ à l'état usé ”.
Contre-couteau (couteau stator / enclume)
La lame de coupe forme la ligne de cisaillement fixe. Si elle ne peut maintenir un écart constant, vous constaterez : – des pics de puissance et une augmentation des inversions de polarité – une baisse du débit à taille d’écran égale – une usure rapide du tranchant (car la coupe se transforme en frottement).
De nombreux modèles permettent un réglage et une réutilisation ; SSI, par exemple, décrit des enclumes réglables qui peuvent être retournées et réutilisées avant d’être remplacées sur son site. Uni-Shear SR300 page. Quelle que soit la marque, vous souhaitez une réponse claire sur la manière dont la machine maintient les tolérances de coupe malgré l'usure des pièces.
2) Pousseur hydraulique (vérin) et système d'usure
Le dispositif de poussée détermine si le rotor coupe à charge constante ou s'il “ s'affame et sursaute ”. Une alimentation constante signifie généralement moins de calages, moins d'inversions de marche brusques et des particules plus uniformes.
Recherchez : – Commande de poussoir à détection de chargeSSI décrit un vérin à détection de charge qui applique une pression pour un traitement continu sur son Uni-Shear SR300 page, et de WEIMA aperçu mono-arbre Il décrit également le poussoir comme le dispositif qui presse le matériau contre le rotor. Coussinets/doublures d'usure remplaçables sur les guides de poussée (réparables sans soudure du cadre) – Capacité et refroidissement du groupe hydraulique (HPU): les variations de température de l'huile raccourcissent la durée de vie des joints et modifient la réponse du poussoir – Accès au scelléSi un kit de joints nécessite un démontage important, le coût de l'immobilisation est supérieur au prix du kit lui-même.
Pour les plastiques volumineux (agglomérats de purge, profilés épais), la force de poussée et la logique de contrôle sont tout aussi importantes que la puissance du moteur.
3) Panier de tamisage (calibrage) et décharge
Le tamis est le critère de validation finale. Des trous plus petits impliquent : – un débit plus faible – une recirculation interne accrue – un travail de coupe plus important par kilogramme
Ce compromis est normal, mais la conception de l'écran détermine sa faisabilité.
Que vérifier : – Accès rapideSSI met en avant les écrans amovibles sur ses produits. Uni-Shear SR300 page; En pratique, la rapidité des changements d'écran est un atout majeur lorsqu'on gère plusieurs références. Support et épaisseur: les écrans minces ou mal supportés peuvent se déformer, ce qui entraîne une granulométrie irrégulière ou un contact par frottement. – Espace ouvertDeux écrans ayant la même taille de perforation peuvent se comporter différemment si l'un a une surface ouverte beaucoup plus petite.
Si votre prochaine étape est la granulation, le lavage ou la densification, choisissez le tamis en fonction des exigences d'alimentation de la machine suivante, et non pas simplement en vous disant “ plus petit, c'est mieux ”.”
4) Stratégie relative aux roulements et à l'étanchéité (Le facteur de coût caché)
La plupart des broyeurs à arbre unique placent les roulements principaux à l'extérieur de la chambre de coupe afin de réduire l'exposition à la poussière et à la chaleur. C'est une bonne pratique en soi, mais les acheteurs doivent vérifier les détails suivants : – méthode d'étanchéité et circuit de lubrification – protection du roulement contre les particules fines et les lavages occasionnels – possibilité de remplacer le roulement sans découper ni souder le châssis
Si un fournisseur est incapable d'expliquer le fonctionnement du système d'étanchéité et la procédure de remplacement, il faut s'attendre à des temps d'arrêt plus longs en cas de problème.
5) Transmission (moteur, boîte de vitesses, accouplement/courroie) et protection contre les chocs
Les broyeurs subissent des chocs importants, notamment au démarrage, avec des pièces épaisses ou en cas d'introduction d'un contaminant. Un système d'entraînement robuste repose généralement sur une combinaison des éléments suivants : – une boîte de vitesses correctement dimensionnée pour les pics de couple ; – un système d'amortissement (mécanique, électronique ou les deux) ; – une logique d'inversion de marche judicieuse (suffisante pour dégager les bourrages, sans pour autant endommager la transmission).
SSI décrit une fonction de “ protection contre les chocs violents ” sur son Uni-Shear SR300 page, et UNTHA décrit des fonctions de détection de non-déchiquetage et d'arrêt de protection pour le lecteur sur son page de la série LR. Les différentes marques appliquent cette méthode différemment, mais le principe d'achat reste le même : demandez-vous ce qui se passe lorsque le rotor s'arrête brusquement.
6) Contrôles et sécurité (éléments non négociables)
Les commandes déterminent si les opérateurs peuvent faire fonctionner le broyeur en toute sécurité et de manière constante : – logique de surcharge (comportement avant/arrière) – détection de bourrage et modulation du poussoir – interverrouillages de sécurité pour l’accès à la chambre – alarmes de température, de courant et de pression hydraulique
Pour les installations américaines, les acheteurs alignent souvent leurs exigences en matière de sécurité sur les recommandations de l'OSHA concernant la protection des machines et les programmes de consignation/déconsignation. aperçu de la protection des machines et le Norme de contrôle des énergies dangereuses (consignation/étiquetage) (29 CFR 1910.147) Ces documents constituent des références utiles pour définir les exigences en matière de protection, de verrouillage et de procédures de maintenance.
Comment adapter les composants à votre plastique (Règles rapides)
Utilisez ces règles pour éviter les erreurs de correspondance courantes : – Plastiques souples et ductiles (film PP/PE, broyés souples): privilégier la conservation du tranchant de la lame, un positionnement stable de celle-ci et une grille suffisamment ajourée pour éviter l'accumulation de chaleur. Plastiques épais et volumineux (agglomérats de purge, profils épais, gros canaux d'injection): privilégier le couple du rotor, la force/le contrôle du poussoir et la protection contre les chocs ; la taille de l’écran doit souvent être plus grande pour maintenir un ampérage stable. Plastiques abrasifs ou chargés: privilégiez la protection contre l'usure, le choix des matériaux des lames et un accès facile à la lame du comptoir et à l'écran, car l'usure déterminera votre programme d'entretien.
Si vous souhaitez comparer les configurations et options typiques, utilisez les pages produits de Energycle comme référence : Présentation de la broyeuse à arbre unique et le plus large catégorie des broyeurs de plastique.
Liste de vérification pour les acheteurs : Ce qu’il faut demander aux fournisseurs
| Ce que vous demandez | Pourquoi c'est important | Ce qu'une réponse solide comprend |
|---|---|---|
| Spécifications des couteaux et contre-couteaux | Définit la durée de vie du tranchant et la régularité de la coupe. | Matériau/traitement thermique, épaisseur du couteau, faces d'indexage, méthode de réglage du jeu, intervalle de rotation prévu |
| Liste des écrans avec les prix | Contrôle de la taille de la production et coût de changement | Dimensions des trous, épaisseur, surface ouverte %, méthode de changement rapide, délai de livraison des pièces de rechange |
| description de la commande du poussoir | Stabilité, blocages et consistance des particules | Logique de détection de charge ou approche de contrôle, force du piston, méthode d'entretien des patins d'usure, approche de refroidissement du HPU |
| Stratégie de choc pour la conduite | Protège la boîte de vitesses et le moteur lors des pics de tension. | Dispositifs de protection, logique inverse, que se passe-t-il lors d'un arrêt brutal, limites de contaminants recommandées |
| liste des procédures de maintenance | Temps d'arrêt réel et coût de la main-d'œuvre | Changement des lames, du contre-lame, du tamis et des joints ; panneaux d’accès ; outils nécessaires ; points de levage |
| Ensemble de sécurité et de documentation | Réduit les risques et facilite les audits | Protections/verrouillages, points de consignation/déconsignation, manuels, schémas de câblage, liste des pièces de rechange, programme de maintenance préventive recommandé |
Broyeur à un arbre contre broyeur à deux arbres : quand les composants font la différence
Si vous avez besoin d'une granulométrie contrôlée dès la sortie du broyeur (car l'étape suivante nécessite une alimentation prévisible), les modèles à arbre unique avec grilles sont souvent la solution idéale. Si vous avez besoin d'un déchiquetage puissant de matériaux volumineux avec une moindre sensibilité à la granulométrie de sortie, les machines à deux arbres peuvent constituer une meilleure première étape. Le choix se base généralement sur deux éléments : – Évacuation filtrée vs évacuation libre (Contrôle de la taille vs simplicité) – Cisaillement à alimentation par poussoir contre arrachement à double rotor (profil de charge et comportement de “ morsure ”)
Une méthode de choix simple : si votre équipement en aval est sensible à la taille des particules, votre tamis et votre poussoir deviennent des éléments essentiels.
FAQ (Questions de vrais acheteurs)
Quelle taille de maille dois-je spécifier si l'étape suivante est un granulateur ?
Commencez par étudier la conception de la gorge et du rotor du granulateur, et non celle du broyeur. Si le granulateur fonctionne en pont ou “ survole ” de longues bandes, choisissez une grille de broyeur qui évite la formation de filaments (souvent avec des trous plus petits ou une disposition différente), mais veillez à ne pas choisir une grille trop petite qui surchargerait le broyeur et augmenterait sa température. Demandez au fournisseur l'ampérage et le débit pour au moins deux tailles de grille sur des plastiques similaires, puis sélectionnez la grille la plus grande qui alimente votre granulateur de manière constante. Prévoyez une deuxième grille pour pouvoir optimiser la ligne après la mise en service.
Ai-je besoin d'un poussoir à détection de charge, ou un poussoir temporisé est-il suffisant ?
Les poussoirs temporisés peuvent fonctionner avec des déchets à flux constant et régulier, mais ils rencontrent souvent des difficultés en cas de variations de densité (morceaux mélangés à des déchets de broyage ou déchets humides). Un poussoir à détection de charge réagit à la charge du rotor, ce qui réduit généralement les à-coups et stabilise l'intensité. Cette stabilité est essentielle pour obtenir un rendement uniforme et une usure prévisible. Lors de la comparaison des devis, demandez quels signaux sont utilisés par la commande (courant moteur, vitesse du rotor, pression hydraulique) et à quelle fréquence elle s'inverse en charge normale. L'important est d'éviter les inversions brusques, et non de multiplier les options d'automatisation.
Comment évaluer la disposition du rotor et des couteaux pour les agglomérats de purge PP/PE ?
Le broyage des grumeaux exige un couple élevé et une configuration de coupe permettant une bonne prise sans rebondir le matériau. Concentrez-vous sur le diamètre du rotor, le nombre de couteaux et leur profondeur de pénétration à chaque passage. Si le rotor ne parvient pas à bien agripper le matériau, le poussoir continuera à charger la chambre, entraînant des cycles répétés de surcharge et d'inversion de sens. Demandez aux fournisseurs un exemple de broyage (type de matériau, taille maximale des grumeaux, niveau de contamination) et précisez la taille de la grille utilisée. Vérifiez également l'épaisseur des couteaux et la conception de leur logement ; les charges de broyage peuvent desserrer les fixations si le logement et le système de serrage sont fragiles.
Transmission directe ou transmission par courroie : laquelle est la meilleure en termes de maintenance et de disponibilité ?
L'entraînement direct permet de réduire le nombre de pièces et d'éliminer les opérations de tension de courroie, mais une stratégie d'amortissement des chocs reste indispensable, car les arrêts brusques peuvent transmettre des charges importantes à la transmission. Les entraînements par courroie ajoutent une pièce d'usure, mais les courroies peuvent servir d'amortisseur mécanique et être plus rapides à remplacer dans certaines installations. Plutôt que de choisir par préférence, interrogez-vous sur le mode de défaillance : quel élément se casse en premier si un corps étranger non broyable pénètre dans la chambre ? Comparez également la facilité d'alignement et d'accès pour la maintenance de chaque conception. La meilleure option est celle que votre équipe de maintenance peut inspecter, régler et réparer rapidement.
Quelles pièces de rechange dois-je prévoir dans mon budget pour la première année ?
Prévoyez votre approvisionnement en pièces d'usure, et non en composants majeurs. Pour la plupart des applications plastiques, la liste des pièces de rechange pour la première année comprend généralement un jeu de couteaux de rotor (ou suffisamment pour assurer une rotation continue), au moins un jeu contre-couteau/enclume, un ou deux tamis, ainsi que des kits de joints pour le vérin hydraulique et l'arbre principal. Si vos déchets sont abrasifs ou sales, prévoyez des plaques/revêtements d'usure supplémentaires et un approvisionnement plus fréquent en couteaux. Demandez à votre fournisseur une liste de pièces recommandées, incluant les délais de livraison et les prix, puis adaptez-la à votre cadence de production et à votre organisation du travail.
Quelles caractéristiques de sécurité doivent être exigées dans le cahier des charges d'achat ?
Exigez des protections empêchant l'accès à la chambre de coupe pendant le fonctionnement et des dispositifs de verrouillage bloquant le mouvement à l'ouverture des portes d'accès. Votre cahier des charges doit également définir les points de consignation/déconsignation ainsi que les procédures de déblocage et de changement des lames. Les recommandations de l'OSHA relatives à la protection des machines et la norme de contrôle des énergies dangereuses (consignation/déconsignation) (29 CFR 1910.147) constituent de bons points de départ pour définir les exigences, même si vous suivez également les normes internes de votre usine. Lors de l'approvisionnement, demandez à consulter les schémas de câblage et la liste des dispositifs de verrouillage. Vous devez avoir la preuve que la sécurité est intégrée à la conception, et non pas simplement décrite.
Références
- WEIMA — Broyeur mono-arbre : présentation et description de fonctionnement
- SSI Shredding Systems — Page produit Uni-Shear SR300 (vérin à détection de charge, écran amovible, enclumes, protection contre les chocs)
- UNTHA UK — Page produit des broyeurs LR (concept de rangée rotor/couteaux, poussoir dépendant de la charge, fonctions d'entraînement de protection)
- OSHA — Aperçu de la protection des machines
- OSHA — Contrôle des énergies dangereuses (consignation/étiquetage), 29 CFR 1910.147
