Brevet FR2204449A1 — publié le 19740524

La présente invention concerne un appareil destiné à mélanger un additif fluide avec un liquide. Un tel appareil convient spécialement pour épurer des eaux usées. Pour épurer les eaux usées, on connait déjà des mélangeurs qui comprennent des turbines ou des rotors à pales, que l'on fait tourner dans des cuves ou bassins contenant le liquide à traiter. Le réactif est ajouté au liquide par des conduits qui pénètrent en profondeur dans le liquide lui-rn#me. On a constaté que le rendement de ces mélangeurs, c'est-à-dire le rapport entre l'énergie absorbée par le mélangeur et le temps employé pour obtenir le degré de pureté désiré est insuffisant. Cela tient à ce que l'opération de mélange (par exemple introduction d'air dans de l'eau pour oxygéner cette dernière) se fait le plus souvent uniquement par voie indirecte. C'est un but de la présente invention de fournir un appareil perfectionné procurant de meilleurs résultats et qui soit simple et facile à réaliser. L'appareil est caractérisé en ce qu'il comprend un arbre tubulaire rotatif relié à un organe moteur, ouvert à l'extrémité libre, et portant à cette extrémité un rotor à pales, cet arbre tubulaire comportant également, immédiatement au-dessus du rotor, plusieurs ouvertures réparties sur son pourtour, et, dans le voisinage de l'organe moteur, plusieurs trous d'admission de l'additif fluide, qui est ainsi aspiré au cours de la rotation du rotor à travers les trous précités le long de l'arbre tubulaire, et sort à travers lesdites ouvertures et ltextrémité inférieure ouverte de l'arbre tubulaire, pour se mélanger au liquide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront bien compris à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel la figure 1 représente en élévation un appareil d'épuration d'eaux usées, avec coupe partielle les figures 2 et 3 représentent des vues partielles et moitié en coupe de variantes de l'appareil de la figure 1. On voit sur la figure 1 que l'appareil est constitué par un moteur électrique 1, assemblé par bride sur une structure-support 3 avec interposition d'un disque 2, de façon que l'arbre entrainé 4 soit orienté verticalement vers le bas. Un manchon 6, fixé axialement par une vis 7, est rendu solidaire en rotation de l'arbre 4 par une clavette 5. On prévoit dans le manchon 6 quatre trous 8 qui se trouvent dans un meme plan transversal et sont espacés angulairement de 900 entre eux. A son extrémité inférieure, le manchon 6 comporte un siège intérieur dans lequel est introduit un arbre tubulaire 9 qui est fixé par soudure et est coaxial à l'arbre 4. Concentriquement à l'arbre tubulaire 9, on prévoit un tube 10 qui est centré en haut dans le disque 2 et porte en bas un anneau 11. Dans cet anneau est aménagé un siège d'un palier à roulement 12 par lequel l'arbre tubulaire 9 est tenu dans le tube 10. Au-dessus et en-dessous du palier 12 se trouvent les garnitures 13 et 14 qui peuvent empêcher la pénétration de liquide dans l'intervalle 15 existant entre la surface extérieure de l'arbre tubulaire 9 et la surface intérieure du tube 10. L'intervalle 15 communique avec l'extérieur à travers un raccord 16 fixé au tube 10 à la hauteur des trous 8. L'extrémité inférieure de l'arbre tubulaire 9 est introduite et fixée dans un manchon 17 dans lequel on a aménagé des ouvertures 18. Ces ouvertures 18 sont uniformément espacées et sont allongées longitudinalement. Le rotor, qui est constitué par des pales rayonnantes 19 ayant une forme appropriée, est disposé immédiatement sous les ouvertures 18. L'appareil fonctionne-de la façon suivante L'appareil est immergé dans le liquide à épurer, de façon que les pales 19 soient immergées en profondeur dans ce liquide. Ensuite, on met le moteur électrique 1 en marche de façon que les pales 19 produisent un flux de liquide à peu près axial comme indiqué par les flèches f. La rotation des pales produit au-dessus de celles-ci une dépression qui appelle l'air à travers les ouvertures 18 du manchon 17, et par suite à travers les trous 8 du manchon 6 et le raccord 16. Simultanément, le flux axial de liquide produit par effet Venturi une intensification de l'aspiration d'air à travers les ouvertures 18 ainsi qu'à travers la bouche inférieure de sortie 20 du manchon 17.On comprend facilement qu'il se produit un mélange intense entre le liquide et l'air, et que ce mélange est ensuite favorisé par le fait que l'introduction d'air supplémentaire se fait directement en profondeur dans le liquide. Pour accentuer l'allure axiale du flux autour du manchon 17, dans la partie où ce manchon se trouve au-dessus des ouvertures 18, on peut employer un rotor auxiliaire dont les pales rayonnantes 21 sont représentées en petits traits sur la figure 1. Dans la variante de la figure 2, on prévoit à 1 1extrémité inférieure du tube 10 un anneau 22 qui comporte une couronne périphérique 23 solidaire de plusieurs couteaux 24. Ces couteaux se trouvent dans des plans méridiens par rapport à l'axe de l'arbre 9 et ont leurs extrémités inférieures soudées sur le bord évasé 25 d'une cuvette cylindrique 26 qui entoure concentriquement les rotors 19 et 21. La su#rface intérieure de la cuvette 26 porte des pales antagonistes rayonnantes 27 qui sont fixes et se trouvent dans un plan situé immédiatement en-dessous du plan des pales 21. La présence des couteaux 24 et des pales antagonistes 27 empêche le liquide d'entre entraîné en rotation et de plus, en cnmhinaison avec l'effet de guidage de la cuvette 26, elle produit un meilleur guidage axial et par suite une meilleure utilisation de l'effet Venturi . Dans la variante de la figure 3, pour introduire l'air à 1'inti rieur de l'arbre 9, on prévoit un anneau creux 28 qui porte un raccord 29 servant -à l'admission de l'air et placé à la hauteur des trous 8. L'anneau 28, supporté par le moteur au moyen d'un tube 30, d'une façon identique à la façon déjà indiquée sur la figure 1, comporte une gorge intérieure annulaire 31 qui est reliée aux trous 8. En outre, l'anneau 28 est supporté avec possibilité de rotation autour du manchon 6, par deux colliers 32, 33 avec interposition de garnitures d'étanchéité 34, 35. La disposition des pales et en particulier leur conformation, sont choisies avantageusement en fonction des fluides à mélanger. Ces pales ont de préférence une section en arc de cercle et on les réalise en taillant longitudinalement des tubes de diamètre convenable. Le nombre des rotors et leur position le long de l'arbre 9 peuvent varier suivant les exigences de chaque cas particulier. Dans certains cas, pour accroître le flux d'air le long de l'arbre tubulaire, on peut relier le raccord 16 à un organe de compression et de soufflage. REVENDICATIONS 1.- Appareil de mélange d'un additif fluide à un liquide, caractérisé en ce qu'il comprend un arbre tubulaire rotatif relié à un organe moteur, ouvert à l'extrdmité libre, eo portant à cette extrémité un rotor à pales, cet arbre tubulaire comportant également, immédiatement au-dessus du rotor, plusieurs ouvertures réparties sur son pourtour et, dans le voisinage de l'organe moteur, plusieurs trous d'admission de l'additif fluide, qui est ainsi aspiré au cours de la rotation du rotor à travers les trous précités le long de l'arbre tubulaire, et sort à travers lesdites ouvertures et l'ex- trémité inférieure ouverte de l'arbre tubulaire, pour se mélanger au liquide. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un tube concentrique à l'arbre tubulaire (9) est fixé par une extrémité à l'organe moteur (1) et porte à l'extrémité opposée un palier (12) pour supporter l'arbre tubulaire (9 > , le tube (10) formant avec l'arbre (9) un intervalle (15) étanche qui est relié à un raccord (16) pour permettre l'admission de l'additif fluide. 3.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on prévoit au-dessus des ouvertures (18) un rotor auxiliaire à pales. 4.- Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité du tube (10) qui porte le palier (12) est solidaire de plusieurs couteaux (24) situés dans des plans méridiens par rapport à l'arbre tubulaire (9), orientés vers le bas et supportant rigidement une cuvette cylindrique (26) qui entoure les rotors (19,21) et dont la surface intérieure porte des pales antagonistes (27) qui sont radiales et fixes, et qui se trouvent dans un plan situé immédiatement en-dessous du rotor supérieur auxiliaire (21). 5.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que, autour de l'arbre tubulaire (9) et dans la région des trous (8), on prévoit un anneau (28) qui est fixe et qui porte un raccord (29) pour l'admission de l'additif fluide ainsi qu'une gorge intérieure (31) constamment reliée aux trous (8), l'anneau (28) étant supporté, avec interposition de garnitures d'étanchéité (34,35) entre les colliers (32,33) fixés sur l'arbre tubulaire.