Installé en amont d'une Ligne de recyclage de câbles, le Broyeur à deux arbres utilise deux arbres équipés de couteaux en alliage à faible vitesse et à engrenage croisé. Il cisaille les bobines de gros câbles, les câbles armés et les faisceaux mélangés afin d'alimenter le broyeur secondaire.
Les blocages et les ébréchures lors du démarrage proviennent souvent d'une mauvaise estimation des contraintes. Calculer la résistance à partir du volume apparent des matières en vrac fausse les données dès que les dents mordent dans les âmes en cuivre et les gaines métalliques. Lorsque les isolants côtoient des fils métalliques tenaces, une vitesse trop élevée ou un manque de couple étire le métal et l'enroule autour des tourillons.
Le choix de l'équipement repose sur la nature de la matière, le couple disponible sur les arbres et la protection anti-usure. Face à des fils d'acier à ressort ou des gaines de haute dureté, il convient de monter des couteaux épais à faible nombre de crochets. Le réducteur produit ainsi une vitesse lente et une force de cisaillement élevée pour sectionner la matière, ce qui évite les vibrations et la surchauffe dues aux calages.
| Module du procédé | Typologie des câbles | Fonction opérationnelle | Critères de dimensionnement et de conduite |
|---|---|---|---|
| Unité de broyage primaire pour Broyeur à deux arbres | Câbles sous gaine, faisceaux mélangés | Cisaillement, déchirement et dislocation primaire | Privilégier un réducteur à basse vitesse et fort couple, resserrer le jeu couteaux-entretoises contre le foisonnement |
| Couteaux alliés épais à faible nombre de crochets | Câbles armés, conducteurs métalliques de gros diamètre | Absorption des chocs violents et coupe des métaux durs | Épaissir les disques selon l'épaisseur de l'armure, privilégier deux crochets pour accroître la prise |
| Couteaux alliés minces à crochets multiples | Fils de cuivre multibrins souples, faisceaux automobiles | Multiplication des coupes et débitage court | Évite l'effilochage et le passage de brins non coupés, resserrer l'entraxe des disques si la coupe est trop longue |
| Inversion sur surcharge gérée par automate | Câbles mêlés à des corps durs métalliques non triés | Sécurité du moteur et débourrage des blocages | Inversion immédiate au dépassement de courant critique, arrêt manuel après trois cycles consécutifs sans dégagement |
| Système d'affinage aval | Tronçons de câbles issus du broyage primaire | Broyage à 3-5 mm pour libération cuivre-plastique | Assurer la régularité dimensionnelle en amont pour ne pas colmater l'alimentation des broyeurs secondaires |
1. Contraintes mécaniques et exigences anti-enroulement selon la typologie des câbles
Les gisements comprennent souvent des fils rigides BV, des câbles souples multibrins RV, des faisceaux automobiles et des câbles armés à gaine métallique. Le cuivre souple présente une forte ductilité, de sorte que les conducteurs fins ont tendance à s'enrouler contre les arbres dans la chambre de broyage. La couche externe des câbles armés génère quant à elle des chocs violents sur la pointe des couteaux au moment de la coupe.
La protection contre l'enroulement dépend de l'ajustement entre les disques de coupe et les entretoises. Pour traiter des faisceaux automobiles ou des fils fins multibrins, les contre-couteaux et les entretoises doivent racler la face latérale des couteaux rotatifs afin d'éliminer les zones mortes axiales et radiales. Cela empêche les brins de cuivre de s'infiltrer vers les paliers. Un jeu excessif provoque l'enroulement continu des fils souples, ralentit l'arbre et échauffe les fusées.
Sur les gros câbles armés, la machine associe cisaillement et écrasement pour fendre l'enveloppe métallique. La paroi interne de la cuve doit comporter un profil de guidage pour que les sections coupées tombent directement hors de la zone d'engrenage sans s'accumuler au fond. Sans cette évacuation libre, la matière entrante ne descend plus.
2. Épaisseur des couteaux, nombre de crochets et résistance à l'abrasion des alliages
L'épaisseur et le nombre de crochets définissent la longueur des tronçons obtenus et l'effort de rupture par dent. Les couteaux à crochets multiples assurent une fréquence de prise élevée mais offrent une face d'attaque réduite. Les profils à un ou deux crochets développent une force d'arrachement suffisante pour entamer les câbles de forte section.
Le profil de coupe se sélectionne d'après la dureté de l'enveloppe et le diamètre des conducteurs. Si l'alimentation comprend des gaines dures ou des armatures en fils d'acier, des couteaux épais à deux crochets résistent aux fortes contraintes de cisaillement sans casser les pointes. Pour des câbles fins du secteur tertiaire ou domestique, des couteaux plus minces à plusieurs crochets multiplient les coupes par rotation, ce qui empêche les brins longs de glisser entre les entrefers.
Au contact permanent des métaux, les couteaux subissent une usure rapide et des chocs réguliers. Les aciers alliés traités thermiquement doivent présenter une dureté élevée contre l'abrasion tout en conservant la ténacité nécessaire pour absorber les impacts. Un contrôle de l'entrefer entre couteaux fixes et mobiles s'impose à chaque poste, suivi d'un rechargement par soudure et d'un affûtage dès l'apparition d'un arrondi sur le tranchant.
3. Groupe d'entraînement à basse vitesse et fort couple, seuils d'inversion sur surcharge
Le groupe motopropulseur comprend le moteur électrique, le réducteur pour service sévère et les arbres porte-couteaux. Une vitesse de rotation trop élevée favorise l'enroulement des fils fins et fait chauffer les taillants. Un régime lent combiné à un couple massif permet de cisailler les gaines isolantes épaisses et les conducteurs massifs. Le réducteur lourd encaisse les à-coups instantanés et maintient le différentiel de vitesse entre les deux arbres.
La protection contre les corps étrangers doit réagir sans délai afin de préserver la pignonnerie. Des capteurs d'intensité surveillent la charge moteur. Dès qu'un blocage sur un intrus métallique dur provoque un pic de courant, la commande coupe la marche avant en quelques millisecondes et bascule en marche arrière pour débourrer la chambre avant de reprendre le cycle de coupe.
La sélection de la motorisation ne se résume pas à la puissance brute du moteur. Elle dépend du rapport de réduction et de la réactivité de l'automate lors des inversions. Le déchiquetage primaire réduit le produit avant que le broyeur fin n'amène la matière à une granulométrie de 3-5 mm, condition requise pour trier le cuivre, l'aluminium et les polymères sur séparateur à courants de Foucault et séparateur électrostatique.
La machine en action
Questions fréquentes
- Un Broyeur à deux arbres peut-il déchiqueter directement des câbles armés de fils d'acier ?
- La machine assure cette coupe à condition d'utiliser un entraînement à basse vitesse et fort couple ainsi que des couteaux épais en alliage résistant à l'usure. Si l'armature en acier est massive, il faut ralentir la vitesse de rotation des arbres et activer la marche arrière automatique afin de protéger la denture du réducteur contre les pics de charge.
- Comment éviter l'enroulement des brins de cuivre fins autour des arbres pendant l'opération ?
- Il faut ajuster strictement le jeu des entretoises. Les contre-couteaux et les racleurs doivent être serrés contre le corps d'arbre pour supprimer le vide latéral le long des couteaux en mouvement. Le conducteur est ainsi sectionné dès son entrée sans pouvoir glisser vers les tourillons.
- Comment s'effectue la liaison entre le broyeur primaire et la suite de la Ligne de recyclage de câbles ?
- L'unité primaire découpe les longueurs en morceaux courts, puis un convoyeur les transporte vers un broyeur secondaire qui réduit la matière à 3-5 mm. Ce granulat passe ensuite sur un séparateur à courants de Foucault et un séparateur électrostatique pour extraire les fractions de cuivre, d'aluminium et de plastique.