Brevet FR2308396A1 — publié le 19761119

La présente invention se rapporte à un dispositif pour réduire la mousse qui flotte sur un liquide dans un récipient contenant celui-ci, avec des ailettes tranchantes, disposées perpendiculairement à la surface du liquide et mises en rotation par un dispositif d'entrainement, pour la destruction mécanique des bulles de mousse. Au cours du traitement de liquides, il se produit fréquemment, en coopération avec des gaz, un développement de mousse. Ce phénomène se manifeste de façon particulièrement marquée dans les circonstances où - comme c'est fréquemment le cas - des bactéries sont amenées à se développer dans le liquide et, dans ces conditions, produisent de grandes quantités d'albumine. Pour inhiber ou limiter la formation de mousse, on connaît des agents à action physico-chimique qui sont synthétisés à base de graisses. Ces substances ont une assez bonne activité, mais elles présentent divers inconvénients. C'est ainsi qu'elles constituent, dans un nombre prépondérant de tous les cas, un facteur supplémentaire de pollution du liquide ou de l'eau. En outre, elles ne sont dans bien des cas actives qu'à forte concentration et, par conséquent, leur emploi n'est guère économique. De plus, elles ont tendance à représenter un facteur perturbateur dans l'échange d'oxygène.entre l'eau et les cellules bactériennes. Par ailleurs, il a déjà été fait des propositions visant à arrêter ou à freiner la formation de mousse par des moyens purement mécaniques. Le plus souvent, ces dispositifs sont réalisés sous la forme d'une combinaison de limiteur de mousse et de patenôtre. Ils tournent autour d'un axe vertical et transportent au-dessus d'un bord-déversoir, dans un second récipient, la mousse rassemblée par effleurement de la surface. On connaît en outre des dispositifs du genre défini dans le préambule, c' est-à-dire des dispositifs dans lesquels des ailettes tranchantes sont disposées de manière à pouvoir tourner perpendiculairement à la surface du liquide ou à la surface de la mousse. Cette disposition présente, par rapport aux installations connues, l'avantage que les gouttes de mousse condensée sont projetées vers le bas dans la mousse, dans un plan approximativement demi circulaire par les ailettes tranchantes, ce qui augmente considérablement la portée d'action des ailettes qui tranchent la mousse. Du fait du plan de destruction de la mousse qui s'étend verticalement et de l'effet de projection qui intervient en complément dans la profondeur de la mousse, il s'établit dans la mousse une différence de niveaux qui amène celle-ci à s'écouler dans le plan de destruction. Toutefois, quelques inconvénients sont apparus dans l'exploitation de ce dispositif connu. Dans bien des cas, la mousse est suffisamment épaisse pour que le mouvement d'écoulement voulu ne s'établisse pas spontanément. Par ailleurs, la mousse à traiter, provenant par exemple des boues d'installations d'épuration, contient fréquemment des matières fibreuses telles que des cheveux ou poils humains, des fibres textiles, etc. qui représentent un danger, dans la mesure où elles s'attachent aux ailettes qui tranchent la mousse, donnent lieu à des balourds et peuvent endommager les machines. En outre, on a bien souvent à déplorer une gêne due aux odeurs. Enfin, le dispositif connu a pour inconvénient qu'il n'est pas protégé suffisamment contre les gaz humides et/ou agressifs qui peuvent se dégager de l'eau. Il se pose enfin des problèmes en ce qui concerne l'étanchéité du moteur d'entraînement de l'arbre des ailettes tranchantes à l'égard de la mousse. les bagues d'étanchéité usuelles sont facilement déplacées, usées et détruites par les cheveux, les fibres, les boues minérales, etc. les mêmes problèmes se posent en cas d'utilisation des paliers lisses usuels. L'invention a pour but d'améliorer le dispositif connu de sorte que l'on ne rencontre plus les inconvénients évoqués. Pour atteindre ce but, il est tout d'abord proposé, d'après l'invention, que les ailettes qui tranchent la mousse soient réalisées sous forme interinclinée à la manière d'une hélice propulsive. Avec cette disposition, on parvient à ce que la mousse n'est pas simplement brisée - comme auparavant -, mais est en même temps aspirée. En outre, les gaz d'échappement qui se dégagent de la mousse sont refoulés en arrière du plan de coupe de la mousse. En fonction de la consistance de la mousse à traiter dans chaque cas, l'interinclinsison peut autre plus ou moins forte, c'est-à-dire qu'elle peut avoir un angle à pente plus ou moins forte et présenter des faces de pales plus ou moins larges. Pour éviter la fixation de matières fibreuses sur les ailettes tranchantes, il est proposé, d'après une autre caractéristique de 11 invention, que ces ailettes soient réalisées en spirale. Dans une forme de réalisation appropriée de cette caractéristique de l'invention, il peut être prévu que la courbure de la spirale soit choisie d'après la formule r = r1/q > portée en coordonnées polaires, q se situant approximativement entre 1800 et 3100. Avec cette disposition, on parvient à ce que les matières fibreuses ne peuvent pas se fixer sur les ailettes tranchantes, mais sont projetées à distance sous l'effet des. forces centrifuges. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que le rayon des ailettes tranchantes et le dispositif moteur aient des dimensions telles que la vitesse périphérique des ailettes tranchantes soit inférieure à 30 m/s. Cette disposition est basée sur le fait connu suivant. Lors du fonctionnement des ailettes tranchantes, il existe, en ce qui concerne la vitesse périphérique, une valeur critique, Si cette vitesse critique est dépassée vers le haut, il s'établit, à la place d'une condensation de la mousse, une formation de mousse sup plémentaire. En. outre, à ce régime, la formation d'aérosols prend de l'extension. D'après une autre caractéristique de l'invention, il est prévu de disposer, à distance du cercle de rotation aes ailettes tranchantes, au moins dans la région située au-dessus de-l'axe de rotation, un dispositif de guidage ouvert vers le bas et réalisé à la manière d'une tôle protectrice. Cette disposition sert d'une part à rassembler en l'orientant le courant d'air qui résulte de l'effet de ventilateur des ailettes tranchantes. En m#me temps, le dispositif de guidage sert de protection contre les projections. Le demi-cercle inférieur entre la surface de l'eau et le carter du mécanisme d'entrat- nement peut être traversé librement. Pour faciliter encore l'écoulement de la mousse, il peut être prévu que le dispositif soit monté de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe horizontal et être immobilisé dans au moins plusieurs positions de pivotement. De la sorte, le dispositif peut être suspendu de sorte que son courant d'air et l'écoulement de l'eau soient co-directionnels et coopèrent. Cela favorise efficacement l'écoulement de la mousse. Lors du développement, de la circulation et de la destruction contrés de mousse, il se produit fréquemment dans la mousse des phénomènes d'échange gazeux suffisamment intense pour que par exemple l'oxygène présent soit consommé entièrement ou que le gaz carbonique présent dans l'eau soit chassé en forte concentration.Pour maintenir à distance du dispositif d'entrat- nement les gaz expulsés, qui sont humides et/ou agressifs, il est prévu, d'après une autre caractéristique de l'invention, que le dispositif d'entraînement soit un moteur sur l'arbre duquel sont montées les ailettes tranchantes, que le moteur présente une enveloppe et qu'une conduite d'adduction d'air et une conduite d'évacuation d'air soient raccordées à cette enveloppe.' La grille d'entrée du ventilateur du moteur est alimentée en air frais au moyen de la conduite d'adduction, depuis un point situé en dehors de la zone des gaz d'échappement. L'air de refroidissement qui est réchauffé est refoulé par la conduite d'évacuation, du côté entraînement du moteur, de préférence vers le haut. Selon une caractéristique complémentaire de 11 invention, il peut être prévu, dans le cas d'un récipient à liquide équipé d'un couvercle, un tuyau de décharge dirigé vers le haut, ayant un diamètre intérieur plus grand que le diamètre extérieur de la conduite d'évacuation d'air, laquelle débouche dans ce tuyau de décharge. Cette disposition est basée sur les considérations suivantes. L'air de refroidissement réchauffé est très faiblement saturé d'eau et est à une surface température excédentaire, c'està-dire que par rapport à son environnement, il a un poids rela tivement faible par unité de volume et, par suite,unecertsdne#sci# ascensionnelle. D'autre part, dans de nombreux cas, les gaz d'échappement provenant de la mousse, libérés par l'impact des ailettes tranchantes, sont pauvres en oxygène et saturés d'eau. La disposition prévue d'après l'invention sert à mélanger les gaz d'échappement et l'air de refroidissement lorsqu'il peut par exemple se produire des gênes dues aux odeurs de l'ammoniac ou d'autres composants des gaz d'échappement. En raison de l'effet d'éjecteur du gaz de refroidissement, on parvient à une mise en turbulence et à un mélange intime des gaz d'échappement avec l'air de refroidissement et, le cas échéant, avec une quantité supplémentaire d'air frais. Dans un mode de réalisation approprié de cette disposition, il peut être prévu en outre une soufflante supplémentaire dans la conduite d'adduction d'air et/ou dans la conduite d'évacuation d'air. Ainsi est amplifié l'effet d'éjecteur mentionne. Une autre caractéristique de la présente invention concerne un système d'étanchéité pour 11 arbre qui porte les ailettes tranchantes, à travers le carter du dispositif d'entraînement ou à travers l'enveloppe de celui-ci. Les bagues d'étanchéité utilisées jusqu ici à cet effet étaient facilement déplacées, usées et détruites par les cheveux, les fibres, les boues minérales, etc. Les mêmes phénomènes se produisent en cas d'utilisation de paliers lisses.Pour éliminer cet inconvénient, il est prévu, d'après l'invention, que le dispositif d'étanchéité comprenne une douille tournante qui est solidaire des ailettes tranchantes et qui recouvre partiellement, à la manière d'un joint à labyrinthe, une douille fixe montée à poste fixe et qu'à l'intérieur de la douille fixe, l'arbre soit entouré par une surface en spirale enroulée en forme d'hélice. Le dispositif d'étanchéité selon l'invention, qui représente une combinaison d'un joint à labyrinthe, d'un joint à spirale et d'un joint centrituge, est en soi dépourvu de frottements et offre cet avantage que, dans de nombreux cas, une étanchéité supplémentaire s'établit spontanément à partir des fibres qui se fixent. Dans un mode de réalisation approprié de cette caracté ristique de l'invention, il peut être prévu en outre que la douille fixe soit montée sur une bride située, par rapport au carter du dispositif d'entraînement, à une distance suffisante pour une certaine quantité passante d'air, et qu'il soit ménagé, entre la bride et l'arbre, une fente annulaire prévue pour la même quantité passante d'air. L'invention est ci-après décrite de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement sur les dessins annexés. La figure 1 est une représentation schématique de la disposition du dispositif selon l'invention pour limiter la mousse dans un récipient à liquide. La figure 2 est une représentation schématique du dispositif d'étanchéité entre l'arbre qui porte les ailettes tranchantes et le carter du moteur. Un récipient à liquide 1 présente de la mousse 3 audessus du liquide 2. Le récipient 1 est fermé au moyen d'un couvercle 4. Sur un support latéral fixé à la paroi 1 du récipient est monté, dans une enveloppe 5, un moteur d'entraînement 6 à à travers le carter duquel passe vers l'extérieur un arbre 7 qui présente, à son extrémité antérieure, des ailettes 8 destinées à trancher la mousse, réalisées en forme de spirale. Dans ces conditions, la disposition est telle que le moteur 6 soit placé horizontalement et qu'en conséquence, les ailettes tranchantes 8 soient disposées verticalement et plongent dans la mousse 3. Les ailettes tranchantes 8 sont réalisées sous forme interinclinée à la manière d'une hélice propulsive. La vitesse périphérique des ailettes tranchantes est choisie de sorte qu'elle ne soit pas supérieure à 30 m/s. On peut par exemple y parvenir en choisissant un moteur d'entraînement qui tourne à une vitesse comprise entre 900 et 1000 tr/mn et en donnant aux ailettes tranchantes un diamètre de 50 cm au maximum. A distance du cercle de rotation des ailettes tranchantes 8 est prévu, au moins dans la région située au-dessus de l'axe de rotation, un dispositif de guidage 9 qui est réalisé à la manière d'une tôle protectrice et qui est ouvert vers le bas. Le dispositif décrit fonctionne de la manière suivante. Lorsque les ailettes tranchantes tournent, la mousse est brisée et condensée et les gouttes de mousse condensée sont projetées vers le bas dans la mousse, dans un plan approximativement demi-circulaire. Du fait de la verticalité du plan de destruction de la mousse et de l'effet de projection qui intervient en complément vers la profondeur de la mousse, il s'établit dans la mousse une différence de niveaux qui amène celle-ci å s'écouler dans le plan de destruction. Par l'interinclinaison en hélice propulsive des ailettes tranchantes 8, on parvient à ce que la mousse est, non seulement brisée, mais en même temps aspirée et, en outre, à ce que les gaz d'échappement libérés par la mousse 3 sont refoulés en arrière du plan des ailettes tranchantes 8.Il va de soi que l'interinclinaison peut varier selon la consistance de la mousse à traiter dans chaque cas, c'est-à-dire qu'elle peut être réalisée avec un angle à pente plus ou moins forte et avec des pales de largeur plus ou moins grande. De cette manière et contrairement aux dispositifs connus, il devient possible de détruire de la mousse de n'importe quel genre avec le dispositif de l'invention. Du fait que les ailettes tranchantes sont réalisées en spirale, on parvient à ce que les matières fibreuses, telles que cheveux humains, fibres textiles, etc., ne se fixent pas aux ailettes où elles pourraient donner lieu à des balourds et endommager le dispositif. Il est particulièrement opportun que la forme en spirale soit établie d'après la formule rx = r1 t portée en coordonnées polaires, l'angle q se situant environ entre 1800 et 3100. Le dispositif de guidage 9 sert d'une part de protection contre les projections et, d'autre part, à diriger vers le bas le courant d'air produit par les ailettes tranchantes 8 et à lui faire traverser librement le demi-cercle inférieur entre la surface du liquide et l'enveloppe du moteur 6. Par ailleurs, il est prévu qu'une conduite d'adduction d'air 10 et une conduite d'évacuation d'air 11 soient raccordées à l'enveloppe 5 du moteur 6. La conduite d'adduction d'air 10 se raccorde de manière étanche, par son extrémité inférieure, au ventilateur du moteur, de sorte que l'air d'arrivée soit envoyé exclusivement à travers le moteur 6. La conduite d'adduction d'air traverse la paroi 1 vers l'extérieur où elle est alimentée en air frais. il peut être prévu facultativement de disposer une soufflante de renfort 12 dans le conduite d'adduction d'air 10. L'air de refroidissement réchauffé par la chaleur du moteur est déchargé par la conduite d'évacuation d'air 11. La disposition est telle que la conduite d'évacuation d'air Il débouche dans un tuyau de décharge 13 dirigé vers le haut qui se raccorde au couvercle 4.Le diamètre intérieur du tuyau de décharge 13 est nettement plus grand que le diamètre extérieur de la conduite d'évacuation d'air 11. Le mode de fonctionnement de ce système est le suivant. L'air de refroidissement réchauffé a un très bas niveau de saturation d'eau et un certain excédent de température, c' est-à-dire qu'il a un poids relativement faible par unité de volume par rapport à son environnement et, par suite, une certaine capacité ascensionnelle. D'autre part, dans de nombreux cas, les gaz d'échappement libérés par l'impact des ailettes tranchantes 8 à partir de la mousse sont pauvres en oxygène et saturés d'eau. Lorsqu'il peut se produire une gêne due par exemple aux odeurs de l'ammoniac ou d'autres éléments des gaz d'échappement, ceux-ci et l'air de refroidissement peuvent être mélangés au moyen du dispositif selon l'invention.Cela s'effectue spontanément par l'effet d'éjecteur de l'air de refroidissement qui débouche dans le tuyau de décharge 13 et dont le débit peut être amplifié par la soufflante supplémentaire 12 éventuellement prévue. De cette manière, on parvient à une mise en turbulence et à un mélange intime des gaz d'échappement avec l'air de refroidissement et, le cas échéant, avec de l'air frais supplémentaire. Sur la figure 2 est représenté schématiquement un dispositif d'étanchéité au moyen duquel l'arbre 7 traverse de manière étanche l'extrémité antérieure 6a du carter du moteur 6. Ce dispositif comprend une douille rotative 14 qui est montée sur les ailettes tranchantes 8 et qui recouvre en partie, à la manière d'un joint à labyrinthe, une douille fixe 15 montée à poste fixe. La douille fixe 15 est montée sur une bride 16 qui est placée à la distance 17 du carter 6a du moteur et qui forme, avec l'arbre 7, une fente annulaire 18 prévue pour le passage de la même quantité d'air. L'arbre 7 est entouré par une surface en spirale 19 enroulée en hélice. Dans ces conditions, la disposition est telle que la partie représentée de l'arbre 7 soit réalisée sous forme de moyeu des ailettes tranchantes 8, moyeu qui est emmanché sur l'arbre proprement dit 7a du moteur et y est fixé au moyen d'une vis 20. Le mode de fonctionnement du dispositif d'étanchéité est le suivant. Les particules de mousse qui atteignent éventuellement le carter 6a du moteur sont transportées vers l'ex- térieur par la spirale 19 qui tourne avec l'arbre 7. En même temps, les particules de mousse sont projectées contre la paroi interne de la douille fixe 15 à partir de la spirale 19 qui est dimensionnée en conséquence. Du fait du mouvement de la spirale et de lteffet d'un courant d'air qui provient du moteur et qui parcourt l'intervalle 17 et la fente annulaire 18, les particules sont entraînées jusqu'à l'extrémité de la douille fixe 15 du côté ailettes, d'une part par l'effet d'entraînement de la spirale et, d'autre part, par le courant d'air. Au niveau-des ailettes tranchantes, ce courant d'air et les particules de mousse qu'il contient sont déviés par la douille rotative 14 qui s'étend à partir des ailettes en direction du moteur, entoure la douille fixe et tourne avec les ailettes tranchantes. Le dispositif d'étanchéité représente donc une combinaison d'un joint à labyrinthe, d'un joint à spirale et d'un Joint centrifuge qui est dépourvue de frottement par elle-même et dans laquelle une étanchéité supplémentaire s'établit spontanément dans de nombreux cas par la fixation de fibres. Un semblable dispositif d'étanchéité convient particulièrement bien pour des mousses dont la teneur en eau est inférieure à 50 %, car les fentes entre la spirale 19 et la douille fixe 15 ainsi qu'entre la douille fixe 15 et la douille rotative 14 peuvent dans la pratique avoir alors une largeur de l'ordre de grandeur de 1 mm sans que l'effet d'étanchéité s'en trouve réduit. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour réduire la mousse qui nage sur un liquide dans un récipient contenant celui-ci, comportant, pour la destruction mécanique des bulles de mousse, des ailettes tranchantes qui sont disposées perpendiculairement à la surface du liquide de manière à pouvoir tourner sous l'action d'un dispositif d'entraînement, caractérisé en ce que les ailettes tranchantes 8 sont réalisées sous forme interinclinée à la manière d'une hélice propulsive. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes tranchantes 8 sont réalisées en spirale. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la courbure de la spirale est choisie d'après la formule rx 14portée en coordonnées polaires, T #se situant entre 1800 et 3100 approximativement. 4.- 1 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rayon des ailettes tranchantes 8 et le dispositif d'entraînement sont dimensionnés de sorte que la vitesse périphérique des ailettes tranchantes 8 soit inférieure à 30 m/s. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu, à distance du cercle de rotation des ailettes tranchantes 8, au moins dans la région située au-dessus de l'axe de rotation, un dispositif de guidage 9 réalisé à la manière d'une tôle de protection et ouvert vers le bas. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il peut pivoter autour d'un axe horizontal et être immobilisé dans au moins plusieurs positions de pivotement. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement est un moteur 6 sur l'arbre 7 duquel sont montées les ailettes tranchantes 8, en ce que le moteur 6 comporte une enveloppe 5 et en ce qu'une conduite d'adduction d'air 10 et une conduite d'évacuation d'air 11 sont raccordées à cette enveloppe. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans le cas d'un récipient à liquide 1 équipé d'un couvercle 4, un tuyau de décharge 13 dirigé vers le haut, ayant un diamètre intérieur plus grand que le diamètre extérieur de la conduite d'évacuation d'air 11, et en ce que la conduite d'évacuation d'air 11 débouche dans ce tuyau de décharge 13. 9.- Dispositif selon la revendication 7 ou 8, carac péris8 en ce qu'il est prévu une soufflante supplémentaire 12 dans la conduite d'adduction d'air 10 et/ou dans la conduite d'évacuation d'air 11. 10.- Dispositif, en particulier selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l'arbre qui porte les ailettes tranchantes et qui traverse le carter du dispositif d'entraînement ou l'enveloppe présente un dispositif d'étanchéité au niveau de son passage à travers le carter ou l'enveloppe, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité comprend une douille tournante 14 qui est solidaire des ailettes tranchantes 8 et qui recouvre partiellement, à la manière d'un joint à labyrinthe, une douille fixe 15 montée à poste fixe, et en ce qu'à l'intérieur de la douille fixe 15, l'arbre 7 est entouré par une surface en spirale 19 enroulée en forme d'hélice. 11.- Dispositii selon la revendication 10, caractérisé en ce que la douille fixe 15 est montée sur une bride 16 située, par rapport au carter 6a du dispositif d'entraînement, à une distance suffisante 17 pour permettre le passage d'une certaine quantité d'air, et en ce qu'il est ménagé, entre la bride 16 et l'arbre 7, une fente annulaire 18 prévue pour le passage de la même quantité d'air.