Moteur pour concasseur à axe vertical (VSI)

Le concasseur à axe vertical (VSI) fait tomber la pierre au centre d'un rotor placé en haut d'un arbre vertical et la projette contre un lit de pierre périphérique ou contre des enclumes en acier, pour produire du sable et des granulats fins cubiques. La fragmentation vient du choc pierre contre pierre ou pierre contre enclume ; toute la puissance de concassage provient donc de la rotation du rotor. Pour sa place dans la ligne et son lien avec les autres machines, voir la page moteurs électriques pour concasseurs et installations de concassage ; cette page traite des conditions du moteur triphasé qui entraîne le rotor du VSI.

VSI pierre sur pierre et pierre sur enclume : quelle différence pour le moteur ?

Dans la configuration pierre sur pierre, un lit formé du matériau lui-même s'accumule dans le rotor et autour de la chambre ; la pierre projetée frappe ce lit. L'usure est faible et la forme du grain bonne, mais une partie de la pierre fait plusieurs passages et le rendement de concassage est relativement modeste. Dans la configuration pierre sur enclume, la pierre frappe directement des enclumes en acier ; on obtient plus de fragmentation par unité d'énergie, mais les enclumes s'usent vite.

Vu du moteur, la différence tient à la stabilité de la charge. Avec un lit de pierre, le courant fluctue pendant les premières minutes, le temps que le lit se forme, puis se stabilise. Avec enclumes, la charge dépend plus directement du débit d'alimentation. Dans les deux cas, la vitesse de sortie du matériau est proportionnelle à la vitesse de rotation ; les exploitants règlent le plus souvent la finesse du sable par la vitesse du rotor.

Vitesse périphérique et réglage de vitesse

Sur un VSI, la variable principale qui définit le produit est la vitesse en bout du rotor. Le diamètre du rotor étant fixe, cette vitesse ne varie qu'avec la vitesse de rotation. Avec un réglage par poulie, le moteur est le plus souvent à 4 pôles et la vitesse du rotor découle du rapport des diamètres de poulies ; pour une autre coupure de sable, on change le jeu de poulies.

Dans les installations où le produit change souvent, un variateur de fréquence le fait sans démonter les poulies. Nos séries triphasées conviennent au fonctionnement sur variateur. Sur un VSI, le couple demandé par le rotor diminue quand la vitesse baisse, si bien que le refroidissement à basse vitesse est généralement un souci limité ; toutefois, si le moteur doit tourner longtemps très en dessous de sa vitesse nominale à plein couple, une ventilation forcée peut être nécessaire. Avec des câbles moteur longs, un filtre dv/dt ou sinus est envisagé. Indiquez ces conditions à la commande ; le détail figure sur la page moteurs électriques compatibles variateur.

Un moteur ou deux ?

Sur les petits VSI, un seul moteur entraîne l'arbre du rotor par courroies. Sur les grands modèles, deux moteurs sont placés de part et d'autre de l'arbre, chacun entraînant la même poulie de rotor avec son propre jeu de courroies. Cette disposition permet à deux moteurs de taille moyenne de se partager la charge au lieu d'un seul très gros moteur.

En configuration bimoteur, le partage de charge est essentiel. Les deux moteurs doivent être du même modèle et de la même vitesse, les poulies de même diamètre et les tensions de courroie proches. Le moteur aux courroies les moins tendues prend moins de charge ; l'autre en assume davantage et chauffe plus. Chaque moteur reçoit sa propre protection contre les surintensités ; surveiller côte à côte les deux courants révèle tôt un déséquilibre. Les moteurs tournent dans le même sens et démarrent ensemble. Garder un moteur de rechange du même modèle est un moyen pratique pour que les deux restent identiques lorsqu'il faut en remplacer un.

Montage et roulements sur une machine à axe vertical

Dans beaucoup de conceptions de VSI, les moteurs sont installés verticalement sur des glissières, arbre vers le haut, parallèles à l'arbre vertical du rotor. C'est un montage différent d'un moteur horizontal à pattes, qui doit être clairement indiqué à la commande. Selon la hauteur d'axe, sont proposés B3 à pattes, B5 et B14 à bride, B34 et B35 combinés et les formes verticales V1, V3, V5, V6, V15 ; les cotes de bride et d'arbre sont confirmées à la commande.

Arbre vers le haut, le poids de la poulie et la traction des courroies chargent les roulements à la fois axialement et radialement. L'accumulation d'eau ou de sable fin à la sortie d'arbre, sur le dessus de la carcasse, est un autre risque ; un abri au-dessus du moteur et une sortie d'arbre maintenue propre sont recommandés. Lorsque la ligne de courroies est longue, le serrage des boulons des glissières et l'alignement des poulies doivent être contrôlés régulièrement.

Démarrage, balourd et usure du rotor

Le rotor tournant à grande vitesse, il stocke beaucoup d'énergie et le démarrage est long. Il faut démarrer sans matériau dans le rotor et ne lancer le flux de pierre qu'une fois le moteur stabilisé à sa vitesse nominale. Le choix entre étoile-triangle, démarreur progressif ou variateur dépend de l'inertie du rotor, de la puissance du transformateur et, en bimoteur, d'un démarrage simultané ou décalé des deux moteurs.

Un risque connu du VSI du point de vue du moteur est le balourd du rotor. Si l'un des embouts d'usure du rotor casse ou si le lit de pierre s'accumule de façon irrégulière d'un côté, les vibrations augmentent brusquement. Elles passent par les courroies jusqu'au moteur et sollicitent roulements et fixations du socle. Un capteur de vibrations sur le concasseur et une sonde PTC ou PT100 dans le moteur donnent une alerte précoce ; ce sont des options de commande. Une résistance anticondensation peut aussi être demandée pour les moteurs arrêtés en hiver.

Sable humide et ambiance poussiéreuse

Le VSI répand beaucoup de poussière car il produit un matériau très fin ; certaines installations pulvérisent de l'eau pour l'abattre. Nos moteurs sont livrés en IP55 avec isolation de bobinage classe F ; cette protection vise la poussière et la pluie. Si le moteur doit être placé là où l'eau est projetée directement sur lui ou là où il est lavé à l'eau sous pression, un moteur IP55 standard n'est pas conçu pour cette condition ; un abri ou un moteur spécial est nécessaire, à préciser à la commande. La poussière boueuse accumulée entre les ailettes réduit aussi l'évacuation de chaleur ; son nettoyage doit figurer au plan de maintenance.

Exemples de moteurs pour VSI

Les moteurs indiqués servent de repère ; le moteur adapté se décide en considérant ensemble la charge du rotor, la vitesse requise, le montage et les conditions du site. À titre indicatif : le modèle 315M-4 fournit 847,2 Nm de couple nominal à 1488 tr/min et le 315L2-4, 1282 Nm à 1490 tr/min ; tous deux ont un facteur de service de 1,15.

Informations nécessaires pour un devis

Indiquez la marque et le type du VSI, s'il a un ou deux moteurs, la puissance (kW) et la vitesse (tr/min) nécessaires par moteur, la tension du réseau, la forme de montage (surtout verticale ou horizontale), le mode de démarrage et la quantité. Une photo de la plaque signalétique du moteur actuel accélère la comparaison.

Pour les modèles et les prix actuels, consultez notre boutique et, pour les fortes puissances, la liste des moteurs à carcasse en fonte. Les options de montage vertical sont résumées dans la question sur les formes de montage. Pour WhatsApp et téléphone, passez par la page contact.

Questions fréquentes

Sur un VSI bimoteur, pourquoi un moteur peut-il chauffer plus que l'autre ?

Le plus souvent à cause d'une différence de tension de courroie ou de diamètre de poulie ; le moteur du côté le plus tendu prend davantage de charge. On tend les courroies de façon égale, on mesure les poulies et on compare les deux courants. Il faut aussi vérifier que les deux moteurs sont du même modèle.

Peut-on régler la finesse du sable d'un VSI sans changer de moteur ?

Oui ; la vitesse du rotor se modifie par le jeu de poulies ou par un variateur. Toute hausse ne doit pas dépasser la limite du constructeur du rotor, et la puissance moteur doit être vérifiée pour le nouveau point de fonctionnement.

À quoi faut-il encore veiller pour un moteur de VSI monté verticalement ?

La forme de montage doit être écrite clairement à la commande, car en vertical les roulements supportent une autre charge. Si la sortie d'arbre est orientée vers le haut, un abri et la prévention des dépôts d'eau et de sable sont recommandés.

Le moteur est-il endommagé quand un embout d'usure du rotor casse ?

Le balourd soudain augmente les vibrations et sollicite les roulements ; si le concasseur n'est pas arrêté aussitôt, le roulement moteur et les fixations du socle peuvent être endommagés. Une surveillance vibratoire avec arrêt automatique réduit ce risque.