Le broyeur hydraulique est généralement placé en tête de ligne de broyage de métaux ferreux pour assurer le broyage primaire. Des moteurs hydrauliques à couple élevé et basse vitesse entraînent des arbres porte-couteaux en alliage, cisaillant la ferraille lourde et les carcasses automobiles en morceaux réguliers afin de faciliter le tri magnétique et le broyage secondaire.
Un entraînement électromécanique direct par réducteur subit d'importants chocs mécaniques lors de blocages instantanés causés par des mélanges de tôles fines, pièces épaisses ou paquets de ferraille, ce qui génère des bris d'engrenages ou des surchauffes moteur. La transmission hydrostatique maintient le couple nominal même à vitesse quasi nulle. Si un infroyable se présente, le circuit de décharge s'ouvre pour protéger la chaîne cinématique, assurant un traitement plus fiable des ferrailles hétérogènes volumineuses.
Le dimensionnement impose de calculer l'effort de cisaillement requis pour l'épaisseur maximale admise, puis d'en déduire la cylindrée des moteurs et la pression de service. La structure du caisson de coupe et les seuils d'inversion sont ensuite définis afin d'assurer une alimentation continue sous forte charge.
| Type d'équipement | Matières traitées | Étape du procédé | Critères de sélection |
|---|---|---|---|
| Broyeur hydraulique | Carcasses automobiles, ferraille industrielle, pièces métalliques massives | Réduction volumique primaire en tête d'installation | Déchiquetage régulier à basse vitesse et fort couple, inversion automatique sous pression, résistance aux chocs sur mélanges agressifs |
| Broyeur à deux arbres | Ferraille légère, déchets solides mélangés, carcasses d'appareils ménagers | Broyage primaire et lacération régulière | Cisaillement multiple par couteaux alliés entrelacés, contrôle de tenue du réducteur aux charges variables et étanchéité des arbres |
| Broyeur à marteaux | Morceaux métalliques prébroyés, fractions d'appareils électroménagers | Broyage secondaire, décapage de peinture et densification | Impact à haute vitesse avec contrôle de granulométrie par grille, nécessite un pré-tri éliminant les infroyables épais |
1. Paramètres d'entraînement hydraulique et adéquation du couple en broyage primaire
L'alimentation mêle châssis, paquets compressés et profilés métalliques, entraînant d'importantes variations de résistance à la traction. Le calcul de puissance ne se base pas sur une dureté moyenne, mais sur la limite de cisaillement instantanée des éléments les plus rigides pour déterminer le couple de pointe requis. La cylindrée et le rapport de réduction doivent d'abord garantir l'effort linéaire aux points de prise, sans rechercher une vitesse à vide élevée.
Sur des flux composés de tôles fines ou de ferrailles en vrac, une augmentation du débit hydraulique accélère la vitesse de rotation pour accroître le débit volumique. À l'introduction de profilés massifs ou de blocs denses, la pompe principale réduit sa cylindrée, abaisse la vitesse et monte en pression pour sectionner la matière à fort couple. La capacité thermique du circuit de refroidissement et la fréquence d'ouverture du limiteur principal sous alimentation continue permettent de vérifier si la puissance installée est adaptée.
2. Structure du caisson de coupe, entraxe des arbres et choix des alliages de couteaux
En broyage lourd de ferraille, le caisson subit des contraintes de déchirement radiales ainsi que des poussées axiales. Le corps doit être coulé d'une pièce ou mécano-soudé en tôles épaisses avec traitement de stabilisation thermique. Les paliers nécessitent une étanchéité indépendante de la chambre de broyage pour empêcher les limailles et l'eau boueuse d'endommager les roulements. L'entraxe des deux arbres régit la profondeur d'engrènement : trop large, les tôles glissent sans être happées ; trop serré, la machine consomme de l'énergie en cisaillages redondants.
Pour les carrosseries et les tôles minces d'emboutissage, des couteaux en alliage résistant à l'usure multi-dents percent et déchirent la tôle en répartissant l'effort. Face à des tubes épais ou des aciers de construction, les profils à simple ou double dent s'imposent grâce à leur section d'emplanture renforcée limitant le risque d'ébréchure. Le jeu entre les contre-couteaux et les entretoises doit être contrôlé chaque poste pour éviter l'insertion de feuillards susceptibles de contraindre les arbres.
3. Régulation de pression du groupe hydraulique et logique d'inversion antiblocage
Des arbres massifs trempés ou des lingots peuvent se trouver fortuitement dans le flux de ferraille. La centrale hydraulique intègre une double protection : un limiteur de pression piloté décharge instantanément le débit en cas de blocage franc pour prévenir toute déformation plastique du châssis et des arbres. En parallèle, des capteurs surveillent la vitesse de montée en pression dans le circuit principal pour détecter l'intrusion d'un corps indésirable.
Quand la pression atteint son seuil haut et s'y maintient, l'automate pilote les distributeurs proportionnels pour inverser le sens de rotation sur un à deux tours, repositionnant l'élément réfractaire avant une nouvelle prise. Si le blocage persiste après plusieurs cycles d'inversion, le système stoppe le convoyeur d'alimentation et déclenche une alarme pour permettre une extraction par grappin, préservant ainsi les outils de chocs répétés.
Questions fréquentes
- Pourquoi privilégier un broyeur hydraulique plutôt qu'un broyeur électromécanique en tête de ligne de broyage de métaux ferreux ?
- La transmission mécanique par moteur électrique et réducteur à engrenages endure directement les chocs lors des blocages sur des pièces épaisses, ce qui favorise les ruptures d'arbres et l'arrachement de dentures. Le broyeur hydraulique transmet la puissance par fluide sous pression, délivre son couple maximal à régime quasi nul et s'ouvre rapidement à l'échappement pour encaisser les surcharges sans dommage structurel.
- Comment déterminer le profil et l'alliage des couteaux d'un broyeur hydraulique ?
- Les carrosseries et tôles fines requièrent des couteaux multi-dents en acier allié offrant plusieurs points d'accroche. Lorsque la ferraille comporte des tubes épais et des profilés lourds, des couteaux épais à simple ou double dent sont préconisés afin de bénéficier d'une plus grande section résistante à la base de la dent.
- Comment fonctionne la protection par inversion automatique en cas de bourrage sur le broyeur primaire ?
- Dès que le capteur de pression détecte un dépassement du seuil dans la ligne principale, le distributeur commute pour inverser la rotation des arbres sur un ou deux tours afin de dégager la matière. Si la matière ne cède pas après plusieurs tentatives successives, l'automate interrompt le broyeur et verrouille l'alimentation pour permettre un dégagement manuel, évitant la fatigue prématurée des couteaux.