Le broyeur à un arbre constitue l'unité de broyage secondaire centrale au sein d'une ligne de broyage et recyclage de plastique. L'équipement associe la rotation d'un rotor porte-couteaux à l'action d'un poussoir hydraulique pour l'alimentation forcée, tandis qu'une grille inférieure incurvée calibre les fractions sortantes. Cette configuration traite les purges d'injection, les corps creux, les sacs tissés et les films agricoles.
Le dimensionnement dépend de la ténacité aux chocs et de la propension à l'enroulement des matières. Le broyage de blocs massifs issus de l'injection requiert une pression maintenue du système de poussée pour amorcer la coupe. Pour les films agricoles et les filaments étirés, le jeu entre couteaux rotatifs et fixes doit être réglé au minimum afin d'éviter l'enroulement sur l'arbre et l'agglomération.
L'asservissement du tiroir pousseur, la nuance d'acier des outils et le diamètre de perforation de la grille doivent être rigoureusement adaptés à la morphologie du gisement. Calculer le débit nominal uniquement à partir de la puissance installée conduit à des blocages par surcharge dès que la résistance mécanique augmente sur site.
| Paramètre technique | Films et emballages souples | Purges et matières épaisses rigides | Critères de dimensionnement et d'exploitation |
|---|---|---|---|
| Cinématique du tiroir pousseur | Avance pas-à-pas continue avec peignes anti-recul | Régulation par capteur de charge et retrait asservi | Prévention du collage sur les souples, protection contre le calage sur les rigides |
| Structure du rotor et des couteaux | Porte-outils rapprochés et flasques d'extrémité anti-enroulement | Couteaux étagés réversibles à quatre arêtes de coupe | Suppression de l'enroulement sur fibres longues, étalement des efforts sur blocs |
| Profil et géométrie de la grille | Ouvertures oblongues ou hexagonales à fort pourcentage de vide | Tôle épaisse à perforations circulaires en quinconce | Surface libre calculée selon la sensibilité thermique pour éviter le colmatage par friction |
1. Morphologie des entrants et critères de réglage du tiroir pousseur hydraulique
La densité apparente et l'élasticité de la matière dictent la cinématique du poussoir. Les films et les sacs tissés présentent une forte reprise élastique. Si le poussoir avance à vitesse constante sans régulation, la balle se compacte au-dessus du rotor, provoquant une montée thermique par friction qui fait fondre le plastique. À l'inverse, les purges massives et les tubes à parois épaisses opposent une forte résistance. Un manque d'effort de poussée repousse le tiroir, laissant tourner le rotor à vide.
Pour les blocs massifs, le poussoir exige un asservissement par capteur de pression. Dès que l'intensité du moteur principal atteint le seuil critique, le circuit hydraulique rétracte automatiquement le tiroir. La poussée reprend une fois la charge stabilisée, évitant le calage net de l'arbre. La logique de régulation se calibre selon la résistance à la compression de la matière et la fréquence des surcharges admissibles.
Les films et emballages souples ont une densité foisonnée très faible. Le fond du tiroir pousseur doit comporter des peignes racleurs. Ces peignes retiennent la base de la charge pour empêcher son recul élastique, garantissant un retrait du poussoir sans entraînement de matière et une alimentation régulière en phase d'avancée.
2. Géométrie du rotor et sélection des couteaux rapportés résistants à l'usure
La granulométrie et le risque d'enroulement déterminent la configuration de l'arbre. Les films agricoles et les rubans étirés ont tendance à s'infiltrer dans les interstices d'extrémité, ce qui dégrade les garnitures d'étanchéité et bloque le rotor. Ces flux requièrent un rotor à pas serré équipé de disques d'extrémité anti-enroulement. Pour les blocs d'injection volumineux où l'effort de coupe est concentré, un agencement hélicoïdal ou étagé permet de fractionner les pics de charge.
Les gisements de recyclage comportent fréquemment des sables siliceux ou des particules métalliques, justifiant l'emploi de couteaux en carbure rapportés. Les plaquettes de coupe carrées réversibles à quatre arêtes optimisent la maintenance sur matière abrasive. Lorsqu'une arête s'émousse, il suffit de desserrer la vis à tête fraisée et de pivoter la plaquette de 90 degrés, sans démontage complet de l'outillage.
Le jeu fonctionnel entre couteaux rotatifs et contre-couteaux conditionne la netteté de coupe des matières souples. Son efficacité se vérifie par l'absence d'effilochage sur les fragments. Un écartement excessif entraîne le laminage du film dans l'interstice et génère un échauffement excessif. Un jeu trop faible expose l'outillage aux collisions dues à la dilatation thermique de l'arbre. Le réglage s'exécute à froid à l'aide de cales d'épaisseur avant serrage au couple.
3. Perforation des grilles incurvées et contrôle de la granulométrie d'évacuation
Le diamètre de passage de la grille définit le calibre final et le volume de matière en recirculation dans la chambre. Les particules ne sont évacuées que lorsqu'elles atteignent une taille inférieure à la maille, les refus étant réintroduits dans la zone de coupe par les couteaux. Une grille trop restrictive bloque la décharge. La matière tourne alors en boucle entre la tôle et les arêtes, provoquant une accumulation thermique qui fait colmater les matières thermosensibles sur les perforations.
Le choix de la maille dépend des exigences du process aval et du point de fusion du polymère. Si le broyeur alimente directement une ligne de lavage ou une extrudeuse, le diamètre de perforation peut être augmenté pour maximiser le débit horaire. En revanche, si le flux alimente un granulateur secondaire, l'ouverture doit être contenue pour prévenir tout gavage en aval. Les chocs générés par les blocs épais imposent des tôles épaisses à perforations rondes en quinconce. Les films ayant tendance à plaquer sur la paroi, des perforations oblongues ou hexagonales offrent un vide de maille supérieur.
Le berceau porte-grille doit être pourvu d'une ouverture hydraulique ou d'un système coulissant latéral. Les flux hétérogènes finissent par colmater les passages avec des contaminants. La vitesse d'accès au berceau détermine la durée d'arrêt de production pour débourrage. L'intégration de piges de sécurité mécaniques permet à un seul opérateur d'effectuer le changement de grille.
La machine en action
Questions fréquentes
- Sur une ligne de broyage et recyclage de plastique traitant des purges d'injection, que vérifier en priorité lors d'arrêts répétés du broyeur à un arbre par calage ?
- Il convient de vérifier la consigne de poussée hydraulique et le seuil d'asservissement lié à l'intensité du moteur principal. Une pression d'alimentation excessive plaque brutalement les blocs massifs contre le rotor, induisant une résistance mécanique supérieure au couple disponible. Le réglage consiste à abaisser la pression de poussée et à réétalonner la course de décharge automatique en cas de surintensité.
- Quelle est la cause de la fusion de matière et du colmatage de la grille lors du broyage de films agricoles ou étirables dans un broyeur à un arbre ?
- Ce phénomène résulte d'une maille de grille sous-dimensionnée ou d'un jeu excessif entre les couteaux. Des tranchants émoussés déchirent le film sans le cisailler, générant un échauffement par frottement. La matière ne s'évacue plus, accumule de l'énergie thermique par brassage continu dans la chambre de broyage, puis atteint sa température de ramollissement jusqu'à obstruer les perforations.
- Quels critères d'inspection déterminent le pivotement ou le remplacement des outils de coupe ?
- Une présence de bavures ou de filaments sur les broyats, une dérive à la hausse du courant absorbé à vide comme en charge et une baisse du débit volumétrique signalent l'usure des arêtes. La procédure requiert l'arrêt de la machine, l'ouverture de la porte d'accès et la rotation des plaquettes carrées après desserrage des vis de fixation.