Catherine ROGE. — Société Netzsch Frères
La pompe à rotor excentré tient son origine d’un inventeur français : le Pr René Moineau qui, en 1939, publia une thèse intitulée « Un nouveau capsulisme », dans laquelle il décrivait son fonctionnement.
Un principe très simple
La pompe Nemo est une pompe volumétrique rotative dont les éléments principaux sont le « rotor » qui tourne à l’intérieur du stator (figure 1).
Le rotor est constitué par une vis sans fin à long pas simple d’un diamètre de 6 à 200 mm.
Le stator (pour ainsi dire l’écrou) est caractérisé par un double filet dont le pas est deux fois plus grand que celui du rotor.
En fabrication standard, le rotor est réalisé dans des matériaux durs et résistants tels que l’acier trempé ou des aciers inoxydables 304 ou 316. Le stator, quant à lui, est fabriqué dans des matériaux souples du type élastomère tels que : nitryl, néoprène, éthylène-propylène, viton, silicone, etc., aux caractéristiques physiques bien spécifiques. Quand le rotor tourne dans le stator, des cavités se forment, qui avancent continuellement du côté aspiration vers le côté refoulement.
Le stator, du fait de sa constitution en élastomère, assure un bon contact avec le rotor (figure 2).
Cette caractéristique confère à la pompe à rotor excentré un excellent pouvoir doseur et un remarquable pouvoir d’aspiration (NPSH de l’ordre de 2 mCE), et de refoulement.
La pression différentielle maximum est proportionnelle au nombre de pas du rotor et du stator (figure 3). Il est ainsi possible d’obtenir, dans certaines réalisations, des valeurs atteignant 75 bars. Dans une cylindrée donnée, le débit varie en fonction de la vitesse de rotation et de la pression différentielle.
Le couple nécessaire à la rotation est transmis de l’arbre d’entraînement vers le rotor par un système de bielle et d’articulations. Le mouvement rotatif concentrique de l’arbre d’entraînement est ainsi transformé en un mouvement rotatif excentré au niveau du rotor. Différents types d’articulations peuvent être utilisés : à dentures permettant de fonctionner à grande vitesse tout en transmettant des couples importants ; à croisillons pour des très fortes cylindrées (300 m³/h et plus), la plus courante restant le modèle à cardans.
Géométrie du rotor et du stator dans la pratique :
Grandes cavités "carrées" :
Le fluide peut contenir de gros morceaux de matières solides.
Grand angle de contact :
Les matières solides risquent moins de "coincer", donc moins d'usure, la pompe ne bloque pas.
Petite zone de contact :
moins de friction, d’où moins d’usure, plus d’efficacité.
Courte génératrice de contact :
moins de friction, d’où un meilleur rendement.
Petite vitesse de passage du fluide :
moins d'usure, plus de capacité d'aspiration, le produit est véhiculé délicatement.
Paliers de pression
| 1 palier | (max. 6 bars) |
| 2 paliers | (max. 12 bars) |
| 4 paliers | (max. 24 bars) |
La pompe possède la faculté de pouvoir véhiculer des produits très fortement visqueux ne coulant pratiquement pas et dont la charge en matières sèches et solides peut atteindre des proportions très importantes. Son principe de fonctionnement permet de véhiculer les produits, en la ménageant parfaitement, sans les cisailler ni les malaxer et en leur gardant ainsi les structures d’origine. Lorsque les produits à transporter sont de forte viscosité et présentent une importante siccité (pouvant dépasser 35 % de matières sèches), par exemple dans le cas de boues, la pompe à rotor excentré peut être munie à son aspiration d'une trémie et d’une vis de gavage facilitant son alimentation. Un système anti-voûte peut y être adjoint, situé dans le même plan horizontal que la vis de gavage, au fond de la trémie, ce qui favorise la migration des produits aérés ou coulants vers la partie active de la pompe.
Lorsque l’aspiration s’effectue par le corps de la pompe, la bielle, les articulations, l’étanchéité d’arbre (pouvant être du type à presse-étoupe ou à garniture mécanique simple ou double avec liquide de barrage) ne sont pas soumis à la pression. Cet avantage permet d’équiper la pompe de systèmes d’étanchéité efficaces et peu coûteux.
De par son principe, cette pompe a une possibilité de fonctionnement réversible ; ainsi, il est possible de l’installer en position verticale en partie immergée, ou bien horizontale, en aspirant ou refoulant alternativement par le même orifice.
Son mode de conception, qui élimine le frottement de pièces métalliques, conduit à un fonctionnement en douceur parfaitement silencieux.
Compte tenu de la faible section des pièces en mouvement, son inertie est extrêmement réduite, ce qui assure une grande souplesse de fonctionnement et une précision tout à fait remarquable.
La pompe à rotor excentré et la pollution
Aujourd’hui plus que jamais, les regards sont tournés vers les industries polluantes et vers les cités encombrées par de lourds déchets. Pourtant, nombreux et fort coûteux sont les moyens mis en œuvre pour véhiculer, transformer, éliminer toutes ces matières indésirables qui ne sont que sources de pollution. La pompe à rotor excentré prend grande part dans cette lutte dont l’activité ne cesse de se développer : ne voit-on pas se multiplier et se développer les stations d’épuration et les usines de traitement des ordures, de récupération des déchets chimiques, organiques et végétaux dont le volume augmente chaque jour... De plus, nul n’est réellement à l’abri des risques des catastrophes, et là encore, la pompe à rotor excentré est également disponible avec les équipes d’intervention qui mettent à profit son excellent pouvoir d’aspiration et son aptitude à véhiculer des produits corrosifs et agressifs.
Une pompe efficace à tous les stades du traitement des effluents et des déchets
Dans les stations de traitement des déchets ou les stations d’épuration, la pompe à rotor excentré se justifie à tous les stades des transferts ; au niveau des boues primaires (figure 5) ou des boues floculées, du dosage des polymères, des boues en sortie de séparateur, des gâteaux de filtration (figure 7) avec possibilité de chaulage dans la trémie des pompes du type NESP (figure 4).
Ses possibilités de transporter des produits à très forte teneur en matières sèches et en partie solides sont impressionnantes : les plus caractéristiques peuvent être rencontrées dans les stations de traitement des abattoirs.
Sucreries ou papeteries (figure 6) où son extrême simplicité de fonctionnement et d’entretien permet son utilisation comme pompe de transfert, de dépotage ou de remplissage pour produits abrasifs et corrosifs dont la viscosité peut se situer aux extrêmes limites du pompage.
Dans le processus du traitement des fumées et des gaz, elle joue un rôle essentiel, principalement au stade de la désulfuration du gaz naturel et du transfert des boues de filtration des fumées dont les caractéristiques abrasives et corrosives sont fort importantes.
De même, il est courant de rencontrer ce type de pompe dans les chantiers de travaux publics où elles sont utilisées pour évacuer les eaux de nappes d’infiltration, ou des boues fortement chargées, le cas échéant au moyen d’équipements mobiles entraînés par moteur thermique.
Des installations similaires sont également utilisées avec des moteurs électriques pour le transfert ou l’injection de mortier de ciment.
Un moyen de pompage économique et simple d’entretien
La pompe à rotor excentré est un matériel dont la simplicité de fonctionnement permet une maintenance peu onéreuse n’exigeant pas de personnel qualifié. Le stator de la pompe est la principale pièce d’usure. Sa construction en matériaux économiques lui permet de concentrer la plus importante corrosion, alors que son remplacement reste peu coûteux et son démontage des plus aisés.
Des stators spéciaux permettent de prolonger la durée de vie du stator et du rotor en cas d’usure importante, en compensant le jeu intervenu entre les deux pièces. Leur principe consiste à comprimer les zones actives du stator au moyen d’un système de vis de serrage : ainsi, la géométrie globale du stator n’est pas modifiée et ne provoque pas d’efforts supplémentaires sur les parties tournantes de la pompe, grâce à quoi la durée de vie des pièces est considérablement accrue. Le phénomène inverse peut être compensé suivant le même principe ; en effet, lorsqu’il s’agit de véhiculer des produits à température élevée, la dilatation des matériaux constituant le rotor et le stator peut provoquer le blocage du rotor ; en relâchant la pression exercée sur les parties actives du stator, la matière souple se détend vers l’extérieur du stator et permet de rétablir le jeu nécessaire entre les deux pièces.
L’utilisation de la pompe à rotor excentré est devenue omniprésente dans tous les domaines du pompage et notamment dans ceux intéressant l’assainissement et le traitement des eaux et son essor n’a cessé de se confirmer au cours de ses cinquante années d’existence.
Grâce à la mise au point de nouveaux matériaux souples, à l’amélioration de son mécanisme et de ses composants, elle devient une véritable « pompe à tout faire », toujours plus sollicitée, et qui peut assurer les missions les plus imprévues dans le domaine du pompage.
