Broyeur à rouleaux : la pression, la galette et l’écartement

Trois géométries, un seul geste

Dans tous les cas, la matière est saisie entre deux surfaces qui se rapprochent, et elle se fragmente d’abord par compression. Ce qui change, c’est la façon dont la force est produite et renouvelée. Le tableau ci-dessous résume les trois configurations rencontrées sur les lignes de poudres minérales.

Cette dernière famille, celle des rouleaux à haute pression, est la plus exigeante en réglage : elle travaille à jeu fermé entre deux rouleaux dont l’écartement est tenu à quelques millimètres près, et elle produit une plaque agglomérée plutôt qu’une poudre libre.

La galette d’abord, la pression ensuite

Le lit de matière, la galette, est l’outil de broyage réel : ce sont les grains comprimés les uns contre les autres qui se fracturent, pas la surface du rouleau. Son épaisseur décide de tout. Trop mince, la force passe dans le métal, les vibrations montent et les pièces d’usure travaillent pour rien ; trop épaisse, le cœur du lit traverse la zone de compression sans être réduit et le résidu grossier augmente.

Sur une machine à galets, cette épaisseur n’est pas un bouton : elle résulte du débit d’aliment, de la vitesse de la table et de la ramure, cette couronne fixe qui retient la matière dans la zone de broyage. Sa hauteur se cale usuellement entre 2,5 et 4 % du diamètre de la table ; la modifier déplace l’épaisseur du lit de l’ordre de quinze à vingt pour cent, et donc la finesse du résidu. Sur les machines à rouleaux contrarotatifs, l’équivalent est plus franc : l’écartement entre rouleaux, réglé par cales ou par vérins, tient entre quelques millimètres et une trentaine, au prix d’un suivi de l’usure des bords.

Les trois grandeurs qui trahissent une galette mal épaisse

Sans instrumentation lourde, trois signaux suffisent à juger : le courant moteur, qui oscille quand le lit se forme et se rompt ; la pression différentielle entre entrée et sortie de la machine, qui monte quand le lit s’épaissit ; et l’amplitude de vibration, qui signale le contact métal contre métal. Un réglage qui stabilise ces trois courbes tient sa finesse ; un réglage qui ne stabilise que la finesse ne tient rien.

Ce que le baromètre de pression ne dit pas

La force appliquée au lit ne se lit pas en bar mais en newtons sur la surface de contact : le baromètre de centrale hydraulique ne devient un indicateur qu’une fois connue la surface du vérin. Mieux vaut raisonner en force spécifique, la pression réelle exercée sur la galette, exprimée en mégapascals ou en newtons par millimètre carré. Sur les rouleaux à haute pression, la plage utile de ce paramètre se situe entre 1,5 et 3,5 N/mm² selon la matière et la finesse visée ; en dessous, on concasse ; au-dessus, on dissipe de l’énergie en pure perte et on achète de l’usure.

La pression ne se monte jamais à vide. La séquence de conduite est toujours la même : établir l’aliment, laisser le lit se former, puis augmenter par paliers en attendant l’équilibre de chaque palier. Le circuit doit rester souple : l’accumulateur absorbe les à-coups, et le vérin doit pouvoir se rétracter d’une course suffisante quand un corps métallique passe. C’est le réglage de protection le plus important de la machine, le seul qui évite une casse plutôt qu’une dérive.

Écartement, cales et usure des bords

Sur une machine à deux rouleaux, l’écartement se règle mécaniquement : cales entre palier et bâti, vis de rappel, ou vérins à consigne. Le zéro de la machine se perd dès qu’on remplace les bandages, et il doit être rétabli mesuré, pas hérité de la fiche de maintenance précédente. Deux défauts guettent le suivi. D’abord l’usure différentielle : les bords des rouleaux travaillent plus que le centre, l’écartement réel devient plus faible sur les rives, et le produit se couche vers les grossiers sans que la consigne ait bougé. Ensuite le voilage des arbres, aggravé par un aliment irrégulier, qui creuse ce déséquilibre. Sur les machines modernes, la surveillance de l’écartement rive par rive fait partie du suivi de conduite, au même titre que la pression.

Sur un broyeur vertical à galets, l’écartement ne se règle pas au millimètre : il est la conséquence de la course maximale des vérins, butée mécaniquement et ajustée au remontage des pièces. Le réglage utile consiste alors à contrôler la pression et le débit d’aliment ; c’est une nuance de conduite, pas une nuance de principe.

Quatre grandeurs à journaliser

• La pression hydraulique à débit établi, relevée au même point de la consigne, sinon la comparaison entre postes ne veut rien dire.
• L’état de la galette, approché par le courant moteur, la pression différentielle et la vibration, trois courbes à garder ensemble.
• La granulométrie de l’aliment, surtout sa surdimension : la plus grosse pièce admissible est la première limite de la machine.
• L’écartement mesuré après chaque remplacement de pièces d’usure, rive par rive sur rouleaux contrarotatifs, course de vérin sur vertical.