Brevet FR2132308A1 — publié le 19721117

L'invention concerne un aérateur superficiel à axe verti cal muni d'ailettes d'aération disposées à distance de l'axe de rotation et orientées au moins approximativement en direction radiale, et notamment d'ailettes étroites dont l'axe longitudinal s'étend, à partir de l'extrémité supérieure de fixation, verticalement vers le bas ou en divergeant par rapport à-l'axe de rotation. Un tel aérateur superficiel ou "toupie d'aération" a déjà été décrit, par exemple dans le brevet allemand publié sous le NO 1 708 603. Par rapport à d'autres toupies d'aération connues, dans lesquelles les ailettes font saillie, sous forme de nervures, sur une cuvette conique rotative qui diverge de bas en haut, il se différencie dans son mode de fonctionnement par le fait que l'introduction d'oxygène s'effectue, non pas par projection vers le haut de l'eau dans l'air, mais plutôt et essentiellement par l'aspiration de tourbillons et de bulles d'air dans l'eau, ce qui permet d'obtenir une aération plus intense. Lorsqu'unie toupie de ce genre est en service, l'eau projetée vers le haut et vers l'extérieur suit des lignes d'écoulement qui s'étendent dans une direction transversale et légèrement courbe sur toute la largeur des ailettes.Les ailettes elles-mômes sont en général dirigées radialement, quoiqu' on puisse retirer, selon les circonstances, certains avantages en ce qui concerne l'aération et le ê'curant. circulatoire, d'une inclinaison par rapport au plan radial. Or, il a été découvert qu'avec un aérateur superficiel de ce genre, la charge horaire absolue en oxygène comme la charge en oxygène rapportée à la dépense d'énergie, c'est-à-dire la ren tabilité, peuvent être améliorées considérablement sur les surfaces des ailettes ne sont pas lisses, mais portent des tôles de guidage qui font saillie approximativement à angle droit et qui suivent à peu près le tracé des lignes d'écoulement. En conséquence, un aérateur superficiel du type défini dans le préambule est caractérisé, selon l'invention, par le fait que les ailettes portent, sur l'une au moins de leurs faces, au moins une surface de guidage qui fait saillie approximativement à angle droit sur cette face de l'ailette et qui s'étend, dans une di rection approxlrsativement perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'ailette, au moins sur la majeure partie de la largeur de celle-ci. De préférence, les surfaces de guidage s'étendent sans interruption d'un bord à l'autre de l'ailette et elles ont un profil courbe, concave vers le bas, qui suit les lignes d'écoulement qui s'établissent en service au niveau des ailettes. Lamélioration du rendement d'aération qu'il est possible d'obtenir avec des surfaces de guidage de ce genre est surprenante, puisqu'une partie de l'action aératrice d'un tel aérateur superficiel est basée sur la formation de vacuoles ou de tourbillons d'aspiration qui s'étendent en profondeur au-dessous de la surface de l'eau, et que de telles surfaces de guidage constituent par elles-mômes des obstacles à une telle formation.Manifestement, l'entrave imposée à la formation des vacuoles en profondeur par les surfaces de guidage est plus que contre-balancée par la subdivision des vacuoles qu'il est ainsi possible d'obtenir et la formation de nouvelles zones turbulentes qui renforcent encore le renouvellement des surfaces limites et produisent en môme temps une réduction des dimensions des bulles d'air, avec une multiplication correspondante du nombre de ces bulles. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les surfaces de guidage sont disposées symétriquement sur les deux faces de chaque ailette. Mais il peut entre également avantageux de ne prévoir les surfaces de guidage que sur une face des ailettes, et notamment du côté aval, ou de prévoir une disposition dissemblable des surfaces de guidage sur les deux faces des ailettes, dans le cas en particulier où les ailettes elles-mêmes ont une forme ou une disposition asymétrique De préférence, chaque ailette porte de chaque côté plusieurs surfaces de guidage, disposées parallèlement et à intervalles réguliers les unes par rapport aux autres. De préférerce, la hauteur des surfaces de guidage, mesurée perpendiculairement à la face de l'ailette, ne dépasse pas la largeur de l'aIlette. Au cas où plusieurs surfaces de guidage sont disposées les unes au-dessus des autres, elles ont de préférence des hauteurs croissantes de haut en bas. On a pu constater que la charge en oxygène était encore améliorée par ces dispositions. La hauteur de chaque surface de guidage n'a pas besoIn d'être constante sur toute la largeur de l'ailette et elle peut va rier, augmentant par exemple dans la direction de- l'axe de la toupie. Une forme de réalisation de l'invention est expliquée ci-après en référence aux dessins annexés. la figure 1 est une coupe axiale d'une moitié d'une toupie d'aération à axe vertical, avec une ailette aératrice représentée en élévation latérale. La figure 2 représente l'ailette d'aération en une coupe perpendiculaire au plan de cette ailette, selon la ligne II-II. la toupie d'aération se compose d'un arbre vertical 1 entralné avec un disque 3 qui est fixé à une pièce de raccordement 2 et à la périphérie duquel font saillie un certain nombre d'ailettes radiales 4 dont une seule a été représentée pour simplifier le dessin. L'ailette est constituée par une tôle qui est fixée, par un rebord replié 5 au disque 3, par exemple par vissage ou par soudure. Vue latéralement, l'ailette a la forme d'un parallèlo#ram- me allongé dont l'axe longitudinal (correspondant approximativement au plan de coupe II-II) diverge vers le bas par rapport à l'axe de rotation de la toupie. Sur chacune des deux faces des ailettes 4 sont fixées trois tôles de guidage 6, 7, 8 qui sont fixées à l'ailette 4, par exemple par soudure. Elles font saillie à la manière de rebords dans une direction approximativement perpendiculaire à la face de l'ailette et s1 étendent transversalement par rapport à l'axe longitudinal de celle-ci sur toute la largeur de l'ailette entre son bord interne libre 9 et son bord externe libre 10. leur hauteur h, mesurée à partir de la face de l'ailette, augmente de haut en bas, la tôle de guidage supérieure 6 ayant une hauteur inférieure à celle de la tôle de guidage moyenne 7, tandis que la tôle de guidage inférieure 8 8 a une hauteur supérieure. Mais la hauteur de la tôle de guidage inférieure 8 ne dépasse pas la largeur de l'ailette. En outre, on peut voir sur la figure 2, notamment en ce qui concerne la tôle de guidage 6, que sa hauteur augmente depuis le bord externe 10 de l'ailette en direction de son bord interne 9. En service, les ailettes 4 de l'aérateur-plongent audessous du niveau 11 de l'eau. Avec la rotation rapide de l'aéra teur, l'eau (même en l'absence des tôles de guidage) est projetée vers le haut et vers l'extérieur le long de lignes d'écoulement 12. les surfaces de guidage 6,7,8 sont réalisées avec une forme courbe de manière à suivre approximativement le tracé de ces lignes d'écoulement 12. L'invention ne se limite pas aux détails de la forme de réalisation représentée. O'est-ainsi que le nombre et les dimensions des tôles de guidage peuvent être modifiés, que les tôles de guidage peuvent aussi n'être prévues que sur l'une des deux faces des ailettes et qu'elles peuvent par exemple présenter des solutiens de continuité, être réalisées sous forme de tôles perforées ou être profilées de façon différente, par exemple à la forme des lignes d'écoulement. En outre, dans le cadre de l'invention, des tôles de guidage de ce genre peuvent être utilisées, non seulement avec des ailettes d'aération planes et radiales, mais aussi avec des ailettes d'aération réglées par exemple dans une position oblique par rapport aux plans radiaux ou avec des ailettes d'aération dont la section transversale, perpendiculaire à l'axe longitudinal, est cintrée, auquel cas on peut choisir, du côté interne de la courbure, une disposition des tôles de guidage différente de celle qui est adoptée du côté extérieur de la courbure. Par ailleurs, les ailettes de l'aérateur ne doivent pas nécessairement avoir une largeur constante, c'est-à-dire la forme d'un rectangle ou d'un parallèlogramme : la largeur des ailettes peut par exemple augmenter en direction de l'extrémité inférieure libre de celles-ci. Toutes ces formes de réalisation, ainsi que d'autres, entrent dans le cadre de l'invention. De plus, l'invention est applicable, non seulement avec des ailettes qui divergent vers le bas, mais aussi avec des ailettes disposées parallèlement à l'axe de rotation, selon ce qui a-déjà été décrit par exemple dans le brevet français 1 328 959, - REVENDICATIONS 1.- Aérateur superficiel à axe vertical muni d'ailettes d'aération disposées à distance de l'axe de rotation et orientées au moins approximativement en direction radiale, et notamment d'ailettes étroites dont l'axe longitudinal s'étend, à partir de leur extrémité supérieure de. fixation, verticalement vers le bas ou en divergeant par rapport à l'axe de rotation, est caractérisé par le fait que les ailettes 4 portent, sur l'une au moins de leurs faces, au moins une surface de guidage 6,7,8 qui fait saillie approximativement à angle droit sur cette face de l'ailette te et qui s'étend, dans une direction approximativement perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'ailette, au moins sur la majeure partie de la largeur de l'ailette. 2.- Aérateur superficiel à axe vertical selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les surfaces de guidage sont prévues all moins sur la face aval des ailettes. 3.- Aérateur superficiel selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les surfaces de guidage 6,7,8 s'étendent sans interruption depuis le bord libre interne 9 de l'ailette en direction radiale jusqu'au bord libre externe 10 de l'ailette en direction radiale. 4.- Aérateur superficiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les surfaces de guidage 6,7,8 ont un tracé qui suit les lignes d'écoulement qui s'établissent en service au niveau des ailettes 4, et notamment un tracé courbe, concave vers le bas. 5.- Aérateur superficiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les surfaces de guidage sont formées symétriquement sur les deux faces de chaque ailette 4. 6.- Aérateur superficiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que chaque ailette 4 porte, sur ses deux faces, plusieurs surfaces de guidage 6,7,8 disposées paralîlement et à intervalles réguliers les unes des autres. 7.- Aérateur superficiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la hauteur h des surfaces de guidage 6,7,8, mesurée perpendiculairement à la face de l'aIlette, ne dépasse pas la largeur de celle-ci. 8.- Aérateur superficiel selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que les surfaces de guidage ont des hauteurs différentes, et en particulier des hauteurs,tcroissantes de haut en bas. 9.- Aérateur superficiel selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que chaque surface de guidage a une hauteur qui varie sur la largeur de l'ailette, et en particulier une hauteur qui augmente en direction de l'axe de l'aérateur.