Brevet FR2183644A1 — publié le 19731221

La présente invention concerne un dispositif de traitement des eaux résiduaires situées dans un bassin peu profond par aération et brassage à l'aide d'une turbine à axe vertical. De tels dispositifs ont fait ltobJet de nombreux brevets et en particulier le brevet français 1 503 878 du 11 octobre 1966 et 1 528 04y du 25 avril 1967 ainsi que de son addition numéro 93 742-du 19 Janvier 1968. Le but du dispositif de la présente invention est d'améliorer le contact entre lteau et ltoxygéne de ltair en aJoutant à ltaction de brassage déjà existante dans les brevets qui viennent d'entre cités et les dispositifs préexistants une action de division et de proJection de gouttelettes d'eau dans l'air atmosphérique. Le dispositif de ltinvention assure, en plus, un brassage hélicoïdal d'un nouveau genre comme on le verra au cours de la description qui suit. Le dispositif de l'invention est caractérisé par le fait que la turbine est à demi-immergée et présente des aubes conformées pour, qu'à une vitesse de rotation déterminée, l'esu soit aspirée par le dessous obliquement et de façon centripéte et soit reJetée par le dessus, fractionnée obliquement et de façon centrifuge pour retomber en pluie le plus loin possible sur le pourtour du bassin, si bien que finalement les particules d'eau soient animées, en gros, d'un mouvement hélicoi#dal autour d'un tore concentrique au bassin les spires de l'hélice torique étant immergées dans la partie effectuant un mouvement centripdte, et émergées dans la partie effectuant un mouvement centrifuge. De préférence, la position de ltarbre dtentrai- nement de la turbine peut eetre réglée verticalement pouw que ltimmersion de la turbine puisse etre adaptée avec précision. Le réglage de la position de l'arbre s'obtint en réglant verticalement la position de l'ensemble d'entraînement de la turbine par des colones filetées avec écrous notamment. Suivant une forme préférée de réalisation, la turbine est composée de pales ou aubes conformées pour aspirer l'eau obliquement de façon centripdte, dans leur partie inférieure, et pour reJeter l'eau obliquement de façon centri fuge, dans leur partie supdrieure, les extrémités des pales étant reliées par une Jante en firme de dlabcoss convergeant à l'aspiration au-dessous et divergeant au-dessus.En général, les pales de la turbine ont leur plus grande surface à leurs extrémités et elles sont composées d'une plaque pliée pour former trois plans en forme de triangle a) un plan vertical en forme de triangle avec une pointe à la périphérie et un petit coté fixé au moyeu un plan oblique inférieur incliné vers le sens de rotation de la turbine, en forme de triangle avec une pointe vers le moyeu et un petit coté à la périphérle, c) un plan oblique supérieur incliné en sens inverse du sens de rotation de la turbine, en forme de triangle, avec une pointe vers le moyeu, et un petit coté à la périphérie. On préfére donner au petit coté des triangles àplan oblique, une Inclinaison dans le meme sens que les parois de la jante en forme de diabolo, et Juxtaposer la plus petite circonférence de celle-ci à la pointe extérieure du triangle à plan vertical. Pour améliorer la mise en pluie de lleau, on arrondit la pointe supérieure externe des pales ou aubes. La description ci-aprés donne une exemple non limi tatif du dispositif objet de ltinvention, qui est illustré par les dessins Joints, dans lesquels La figure 1 est une coupe verticale axiale de la turbine seule. La figure 2 est une coupe transversale d'une pale ou aube suivant le plan A. de la figure 1. La figure 3 est une coupe verticale axiale schématique du bassin avec la turbine seule. La figure 4 est une coupe verticale de la turbine et de son dispositif d'entraînement. Le dispositif de l'invention sert à traiter les eaux résiduaires 1 situées dans un bassin peu profond 2 par aération et brassage à 11aide d'une turbine 3 d axe vertical 4. La turbine 3 est i demi-immergée dans l'eau 1 et présente des aubes 5 conformées pour, que une vitesse de rotation déterminée l'eau soit aspirée par le dessous de la turbine 3 obliquement (flèche 6) vers le centre c'est-8-dire de façon centripéte, et soit rejetée par le dessus de la turbine 3 fractionnée, obliquement, (flèche 7), et de façon centrifuge, pour retomber en pluie le plus loin possible sur le pourtour du bassin 2. De plus, les aubes 5 de la turbine 3 provoquent un mouvement de rotation de 11 eau 1 contenue dans le bassin 2.Comme l'eau est animée à la fois dl un mouvement de rotation horizontale dans le bassin 2 et d'un mouvement de rotation dans des plans verticaux sensiblement radiaux, elle est animée, en gros, dlun mouvement bélicoidal autour dlun tore concentrique à l'ase 4 qui est aussi dans l'axe du bassin. Les spires de l'hélice torique parcourue par les particules liquides sont immergées dans la partie effectuant un mouvement centripée (flèche 6) et émergées dans la partie effectuant un mouvement centrifuge (fléche 7). Les particularités qui vont être décrites maintenant sont destinées à assurer la meilleure division, le meilùeur brassage et la meilleure mise en rotation possible des particules d'eau. La position de l'arbre 4 d'entraînement de la turbine 3 peut être réglée verticalement pour que l'imper sion de la turbine 3 puisse être adaptée avec précision. Pour celà l'ensemble dtentrainement 8 de la turbine 3 (figure repo se sur une poutre diamétrale ll par 1tintermédiaire de colonnes filetées 9 et 10 qui sont serrées, d'une part, sur la poutre diamétrale#ll par des écrous 12, 13, 14, 15 et, d'autre part, sur la platine horizontale 16 de ltensemble dlentrainement 8 par des écrous 17, 18, 19, 20. L'ensemble d'entraînement 8 se compose de la platine 16 qui supporte un fut tubulaire vertical 21 . La rigidité de la liaison est assurée par des nervures 22 et 23. La platine 16 sert de base à un support 24 vertical du groupe moto-réducteur 25. L'axe 4 est maintenu dans le fut 21 par des roulements 26, 27 calculés pour absorber des efforts axiaux. S; la partie supérieure de l'axe 4, se trouve une poulie 28 d'entrainement qui est reliée à la poulie 29 du groupe moto-réducteur 25 par une série de courroies trapézoldales 30. La turbine 3 est composée a) d'un moyeu 31 b) de pales ou aubes 5 conformées pour aspirer l'eau obliquement de façon centripète, dans la partie inférieure, et pour rejeter l'eau obliquement, de façon centrifuge dans la partie supérieure, c) dtune Jante 32 en forme de diabolo convergeant à l'aspiration, au-dessous, et divergeant, au-dessus, sur laquelle sont fixées les extrémités des pales ou aubes 5. Les pales ou aubes 5 ont leur plus grade surface du coté de leur extrémité fixée à la jante.PoUr celà, elles sont composées d'une plaque pliée pour former trois plans en forme de triangle a) un plan vertical 33J en forme de triangle avec une pointe 34 à la périphérie et un petit coté 35 fixé au moyeu 31, b) un plan oblique inférieur 36 incliné vers le sens de rotation de la turbine, en forme de triangle, avec un e pointe 37 dirigée vers le moyeu 31 et un petit côté 38 fixé à la jante 32, c) un plan oblique supérieur 39 incliné en sens inverse du sens de rotation de la turbine, en forme de triangle avec une pointe 40 tournée vers le moyeu 31 et un petit coté 41 fixé sur la Jante 32. Le plan oblique inférieur 36 fait avec le plan vertical 33 un angle nb" tandis que le plan oblique supérieur 39 fait avec le plan vertical 33 un angle "a"; ces angles sont déterminés pour assurer le meilleur rendement de la turbine tout en proJetant l'eau le plus loin possible de façon centrifuge sur le dessus. Les petits cotés 38 et 41 des triangles 36 et 39, qui sont à pans obliques, sont inclinés dans le meme sens que les parois de la Jante 32, en forme de diabolo, et la plus petite circonférence de Jante 32 est Juxtaposée à la pointe extérieure 34 du triangle 33 à plan vertical. La pointe supérieure externe 42 du plan oblique supérieur 39 est arrondie car on a constaté que cette particula rité assurait une meilleure division de lames d'eau provoquées par la rotation de la turbine 3. La turbine , au lieu-d'etre métallique, peut être aussi constituée en toute matière mou lée, métallique ou en matière plastique armée ou non. Suivant les dimensions des bassin, en surface, et notamment si on se trouve#en présence des lagunes, cette turbine peut voisiner avec d'autres Judicieusement réparties. Le foeictionnement du dispositif de l'invention est facile à comprendre. La turbine 3 est actionnée en rotation depuis le moto-réducteur 25 par la chaîne cinématique constitué par la poulie 29, les courroies 30, la poulie 28 l'axe 4 et le moyeu 31. Comme la turbine 3 est à moitié immergée les plan s obliques inférieurs 36 des aubes 5 agissent comme des écopes qui relèvent liteau en l'aspirant par le dessous de la turbine.L'eau aspirée est entrainée en rotation par les plans verticaux 33 des aubes 5, puis elle s'évacue en glissant sur le plan oblique supérieur 39* L'inclinaison de celui-ci et la vitesse de rotation de la turbine provoque alors une accélération des particules liquides qui sont projetées en 11 air de façon centrifuge à une vitesse telle qu'elles retombent en pluie (fléche 7) à la périphérie du bassin. Cette pluie est favorisée par la conformation des bords supérieurs du plan oblique 39 et de l'arrondi 42. Par conséquent, ltapport d'oxygéne dans l'eau se fait par une projection de l'eau en surface retombant sous forme de champignon de grand diamètre en goutellettes finement pulvérisées et associées à des bulles d'air. Lierfet dlaspiration sous la turbine 3, contrairement à ce qui se passe dans d'autres types de turbines, ne s'excerce pas verticalement à l'aplomb du centre de la turbine mais dans une direction oblique grace notamment, à la forme en diabolo de la jante 32. On remarque, de plus, que l'eau du bassin est énergiquement brassée et qu'aucune partie de celui-ci n'est à l'abri des courants d'eau énergiques. Le brassage peut enfin être controlé par le réglage de l'immersion de la turbine 31 grace à la variation des longueurs utiles des colonnes filetées 9 et 10. Ce controle du brassage peut aussi steffectuer par le réglage de la vitesse de rotation de la turbine 3 par le choix judicieux du diamètre des poulies 28 et 29 ainsi que du taux de réduction du réducteur du moto-réducteur 25. On peut aussi prévoir, à la place de ce moto-réducteur 25, un moto-variateur. RLVENDICATIONS 1Q Dispositif de traitement des eaux résiduaires situées dans un bassin peu profond, par aération et brassage à laide d'une turbine à axe vertical, c a r a c t é r i s é par le fait que la turbine est à demi-immergée et présente des aubes conformées pour, qu'à une vitesse de rotation déterminée, l'eau soit aspirée par le dessous, obliquement et de façon centripéte, et soit rejetée, par le dessus, Sractionnée, obliquement et de façon centrifuge pour retomber en pluie le plus loin possible sur le pourtour du bassin si bien que, finalement, les particules d'eau animées > -en gros, d'un mouvement hélicoidal autour d1un tore concentrique au bassin, les spires de l'hélice torique étant immergées dans la partie effectuant un mouvement centripéte et émergées dans la partie effectuant un mouvement centrifuge. 24 Dispositif, tel que défini dans la revendication 1, c a r a c té r i s é par le fait que la position de lgarbre d'entraînement de la turbine peut etre réglé verticalement pour que l'immersion de la turbine puisse etre adaptée avec précision. 30 Dispositif , tel que défini dans la revendication 2, c a r a c té r i sé par le fait que le réglage de la position de l'arbre s'obtient en réglant verticalement la position de ltensemble d'entraînement de la turbine par des colonnes filetées avec écrous, notamment. 40 Dispositif, tel que défini dans la revendication 1, c a r a c t é r i sé par le fait que la turbine est composée de pales conformées pour aspirer 11 eau obliquement de façon centripéte dans la partie inférieure, et pour reJeter l'eau obliquement de façon centrifuge dans la partie supérieure les extrémités des pales étant reliées par une Jante en forme de diabolo, convergeant à l'aspiration, au-dessous, et divergeant, au-dessus. 50 Dispositif, tel que défini dans la revendication 4, caractérisé par le fait que les pales ont leur plus grande surface à leurs extrémités fixées à la Jante. 60 Dispositif tel que défini dans la revendication 5, c a ra c té r i s é par le fait que les pales sont composées d'une plaque pliée pour former trois plans en forme de triangle, à savoir a) un plan vertical en forme de triangle avec une pointe à la périphérie, et un petit côté fixé au moyeu, b) un plan oblique inférieur incliné vers le sens de rotation de la turbine en forme de triangle avec une pointe vers le moyeu et un petit coté à la périphérie, c) un plan oblique supérieur incliné en sens inverse du sens de rotation de la turbine, en forme de triangle, avec une pointe vers le moyeu et un petit coté périphérique. 70 Dispositif, tel que défini dans la revendication 6, c a r a c t é r i s é par le fait que le petit coté des triangles à plan oblique sont inlinés dans le meme sens que les parois de la jante en forme de diabolo et la plus petite circonférence de celle-ci est Juxtaposée à la pointe extérieure du triangle à plan vertical. 80 Dispositif, tel que défini dans la revendication 7, c a r a c t é r i s é par le fait que la pointe supérieure externe des pales est arrondie.