Le système classique comporte un accouplement avec un cardan, assuré par goupille ; à cet effet, la bielle en métal est pourvue à ses deux extrémités d'une rotule percée transversalement, qui peut recevoir une bague d'usure biconique (figure 1) dans laquelle viendra s'insérer une goupille de jonction, soit entre la bielle et le rotor, soit entre la bielle et l’arbre de palier. La tête de rotor et l'arbre de palier sont pourvus de trous taraudés, afin de recevoir un capuchon fileté pour solidariser l'ensemble au cardan (capuchon servant aussi de bague d’usure). Un double joint torique vient étancher le cardan afin d’éviter des fuites de graisse de lubrification (figure 2). Un tel système demande un entretien régulier.
Or il existe depuis plus de douze ans un embiellage moderne qui ne nécessite aucune surveillance ou entretien : la bielle flexible. Son principe (figure 3), simple dans sa conception, a nécessité une longue période de mise au point avant d’arriver à la version actuelle définitive : il s'agit d'une barre métallique de torsion en acier à haute résistance élastique, recouverte d’un revêtement thermoplastique qui la rend chimiquement inerte et qui permet de l'utiliser dans des milieux agressifs ou abrasifs en garantissant une protection parfaite du support métallique (figure 4). Elle possède deux portées extrêmes rectifiées de forme conique, qui réalisent un emboîtement parfait sur les pièces réceptrices lequel, par la même occasion, effectue un autoserrage. Du côté de l’arbre de palier, la pièce réceptrice du cône de la bielle vient se fixer par bride sur l’arbre de pompe. Les deux pièces sont solidarisées par vis, les deux extrémités de la bielle étant percées et taraudées à cet effet.
[Photo : Figure 1 – Bielle classique à goupille avec sa bague d'usure.]
[Photo : Figure 2 – Pompe avec bielle classique à goupille. Détail des cardans côté rotor et côté arbre.]
[Photo : Figure 3 – Principe de fonctionnement de la bielle flexible.]
[Photo : Figure 4 – Bielle flexible.]
Cet ensemble, qui assure la fixation entre l'arbre de palier et la bielle, ne présente aucune pièce en mouvement ; de ce fait, et en raison de l'absence de frottements, aucune lubrification n'est nécessaire et l'usure est nulle.
Du côté de la tête de rotor, où la bielle n'est pas directement raccordée (pour des raisons de facilité d’entretien lors du changement de rotor) une pièce réceptrice intermédiaire est fixée sur la bielle (par auto-serrage et vis de solidarisation) ; elle est emboîtée et vissée dans la tête de rotor (figure 5). Un joint plat et une bride fixés par vis protègent ce système qui, ne présentant ni pièce en mouvement ni frottement, comporte donc les mêmes avantages que l'ensemble bielle-tête de rotor (aucune lubrification, aucune usure).
[Photo : Schéma détaillé de l'assemblage de la bielle flexible sur le rotor]
Le coefficient de sécurité appliqué aux calculs de rupture à la torsion, à la traction et à la compression est tel que le remplacement de la bielle n’est pas à envisager.
Les avantages d'une telle bielle sont évidents :
- — suppression de l'entretien des cardans,
- — suppression de l'entretien et du renouvellement des bagues d’usure de bielle, du rotor de l’axe, des joints de la bielle et diminution corrélative du stock de pièces de rechange,
- — diminution des arrêts de production.
[Photo : Vue éclatée d'une pompe à vis excentrée à bielle flexible]
L'obstruction des pompes à vis excentrées par des filasses qui viennent s’enrouler autour des bielles est un phénomène classique qui entraîne (parfois toutes les semaines) un entretien régulier de l'embiellage, avec démontage des trappes de visite.
Pour remédier à ce problème, une gaine anti-filasse est montée sur la pompe grâce à la faible section des extrémités de sa bielle (figure 6). Cette gaine consiste en un tube soudé par une bride au boîtier du presse-étoupe ou à la garniture mécanique de la pompe. La bielle étant ainsi protégée jusqu’à la tête du rotor, les filasses n’ont plus la possibilité de s’y agglomérer.
[Photo : Gaine anti-filasse avec bielle flexible]
Ce dispositif, qui forme écran entre la bielle et les pièces en rotation, permet de résoudre le problème que pose la présence de filasses.
Les pompes de cette série sont très utilisées, notamment pour l’alimentation des filtres-presses employés dans les unités de déshydratation des boues où elles supportent une pression atteignant 15 bars.
