Brevet FR2405090A1 — publié le 19790504

L'invention se rapporte 9 un appareil destiné à produire un mouvement relatif à un dispositif plongeant dans un liquide, avec un arbre entratné en rotation par un moteur et des pales fixées sur cet arbre. La nouveauté de l'invention consiste en ce que sur chaque pale, dans la région du bord de fuite de la pale, cté extérieur, se trouvent une ou plusieurs ouvertures, qui sont reliées à un canal d'air disposé sur toute la longueur de la pale en direction de l'arbre de rotation et que tous les canaux d'air sont reliés à un tube d'amenée d'air disposé parallèlement à l'arbre de rotation et qui émerge du produit que l'on doit agiter. Il est spécialement intéressant d'utiliser ce nouvel appareil comme appareil agitateur de purin. En plus de l'effet d'agitation on obtient, aux extrémités des pales, une amenée d'air très efficace en raison du vide ainsi produit. Le purin s'échauffe par formation de bactéries aérobies. Le purin est préparé en un temps plus court que Jusqu1# maintenant et est presque dépourvu d'odeur. Le nouvel appareil est également utilisable pour l'assainissement d'eaux pauvres en oxygène. Les pales avec le dispositif d'aération, suivant l'invention, peuvent être con çues comme des hélices de bateau, pour introduire par agitation, de façon permanente, de l'air dans l'eau où se déplace le bateau. On va décrire de façon plus détaillée l'invention à l'aide des dessins qui représentent quelques exemples de réalisation : On y montre à la figure 1 - une vue d'un appareil agitateur en service dans une fosse à purin, b la figure 2 - une vue de côtd d'une pale d'agitation disposée suivant la figure 1, à l'extrémité inférieure de l'arbre de rotation de l'appareil agitateur, à la figure 3 - une vue de dessus de la pale d'agitation, avec l'arbre de rotation, de la figure 2, à la figure 4 - une vue schématique d'un appareil agitateur fixe avec dispositif d'aération du nouveau type, à la figure 5 - la disposition d'une hélice de bateau, avec un dispositif d'aération du nouveau type, et à la figure 6 - une vue en perspective de l'hélice, avec repré sentation des ouvertures de sortie d'air de grande surface dans chaque pale de l'hélice. La figure 1 représente un appareil agitateur 10, qui comporte un arbre creux 12 pouvant tourner sur lui-même, qui repose de façon à pouvoir tourner dans un boîtier 14, lequel est assemblé avec un bâti 16, qui est posé sur le couvercle 20 d'une fosse à purin 18. Le couvercle 20 a une ouverture 22, qui est relativement petite par rapport à la taille de la fosse. Afin de pouvoir introduire à travers la petite ouverture les pales d'agitation 24 qui se trouvent à l'extrémité inférieure de l'arbre creux 12, les pales 24 sont maintenues sur l'arbre creux 12 de telle façon qu'elles puissent pivoter autour d'axes horizontaux, de sorte que l'on puisse les faire pivoter à partir d'une position parallèle, en gros, à l'arbre creux 12 dans une position qui soit au moins à peu près à angle droit, telle qu'elle est représentée à la figure 1. Afin de pouvoir faire pivoter les pales 24, des nervures 26 dirigées vers l'extérieur sont soudées sur l'arbre creux 12 à peu près tangentiellement. Dans chacune des figures 2 et 3 on n'a représenté qu'une nervure avec une pale. En fait il est bien prévu trois nervures pour les trois pales, suivant la figure 1. Parallèlement aux nervures tangentielles 26, il est prévu des nervures auxiliaires 28 ayant à peu près le même profil. Ces ùervures auxiliaires se développent à peu près radialement de l'arbre creux 12 vers l'extérieur. Les deux nervures 26 et 28 forment un palier en forme de chape pour un oeil prévu dans la pale 24, qui est traversé par un boulon pivot 30. A l'intérieur de l'arbre creux 12, se trouve un tube 32 concentrique, dont on n'a représenté, dans les figures 2 et 3 que la partie inférieure. A la partie supérieure, le tube interne 32 comporte un couvercle avec un trou cylindri que taraudé dans lequel s'introduit une broche filetée qui s'applique sur l'extrémité supérieure de l'arbre creux 12 de telle façon qu'elle puisse tourner par rapport à l'arbre creux mais non se déplacer axialement, et qui ressort sur l'extrémité sup6- rieure de l'arbre creux 12, et comporte une poignée de manoeuvre 34 (figure 1). Le tube interne 32 est tel qu'il ne puisse pas tourner par rapport à l'arbre creux 12, mais qu'il puisse coulisser axialement. A 1 'extrémité inférieure du tube interne 32 se trouve une plaque de fermeture 35 qui occupe presque complètement la section du tube creux 12 et constitue un guide pour le tube interne. Pour chaque pale 24, une barrette 36 fait saillie de la plaque de fermeture inférieure 35 vers le bas, sur laquelle barrette est appliquée une bielle 38, dont l'autre extrémité est appliquée sur un appendice 40 de la pale 24. Entre l'appendice 40 et le contour de la pale, il se forme une sorte de d~- coupe 42, dans laquelle s'introduit l'extrémité inférieure de l'arbre creux 12, quand la pale 24 se trouve dans la position d'utilisation, déployée, comme le montrent les figures l t. 3. Si maintenant l'on fait tourner l'arbre creux 12, grâce au moteur, les pales 24 tournent avec l'arbre. Si l'on maintient la poignée 34 pendant la rotation de l'arbre creux 12, la broche filetée se visse dant le tube intérieur 32 et le tube intérieur 32 se déplace par rapport à l'arbre creux 12. Dans le sens de rotation convenable, il peut donc ainsi se produire un déplacement vers le bas du tube intérieur, dans lequel cas, par la disposition des bielles, les pales 24 sont basculées vers le haut en position de transport.Il sera préférable que l'arbre creux 12 puisse être entratné en sens opposés, de sorte qu'il soit possible également de provoquer un basculement automatique dans la position de service (figure 1 à 3), en empechant ltentratnement du tube intérieur par le fait que l'on immobilise la poignée 34. Les pales 24 ont une forme propre à faciliter l'écoulement du liquide, c'est-à-dire qu'elles sont conformées de façon fonctionnelle. Près de leur extrémité, chaque pale présente une poche 44 appliquée par soudure ou coulée, dont la largeur, ou la longueur mesurée dans la direction radiale de la pale, diminue du bord fuite 46 vers le bord d'attaque 48 de la pale en fonction du contour de la pale. La hauteur de la poche 44 diminue également,# raison del'ajustement de la pale, progressi- vement du bord de fuite 46 jusqu'au bord d'attaque 48. Sur le bord de fuite 46, la poche 44 se termine dans un plan de coupe, qui est disposé perpendiculairement à la direction du contour. Dans ce plan, la poche 44 présente une ouverture 50, dont la hauteur est à peu près égale au sixième de sa longueur mesurée dans la direction radiale de la pale. Le volume intérieur de la poche 44 est raccordé au moyen d'un canal d'air 52, qui est constitué d'un tube soudé ou coulé et qui s'étend dans la direction longitudinale de la pale 24. La pale 24 se termine, coté intérieur, en une plaque de fixation 54 verticale, sur l'arrière de laqUelle, par rapport au sens de rotation de la pale, est fixé par soudure un anneau 56, concentrique à l'axe de pivotement de la pale. La plaque 54 comporte un trou concentrique > qui s'aligne sur les trous correspondants qui se trouvent dans les deux armatures 26, 28, de sorte que le boulon 30 peut être enfiché dans ces trous. La plaque 54 avec l'anneau 56 constituent un espace creux 58, qui est relié au canal d'air 52 de la pale par l'intermédiaire d'un trou 60 pratiqué dans le pourtour de l'anneau 56. Les armatures 26 sont constituées en forme de cages, avec parois avant et arrière, ainsi que de de dessus, de dessous et frontale, de sorte qu'à l'intérieur de l'armature 26 il se forme une chambre creuse 62 fermée. Sur la paroi avant de l'armature 26 il est prévu une ouverture circulaire 64, qui est concentrique à l'axe de pivotement, et dont le diamètre correspond à peu près au diamètre intérieur de l'anneau. Les chambres 58 et 62 sont ainsi reliées entre elles. L'axe creux 12 comporte pour chaque pale, à des distances d'arc identiques, une entaille 6, qui débouche entre la paroi arrière et la paroi avant de l'armature 26 et relie ainsi l'espace creux 62 avec ltintérieur de l'arbre creux 12.Le tube intérieur 32 a un diamètre qui n'est que légèrement plus petit que celui de l'arbre creux 12 et présente également trois entailles 68, dont chacune est associée à ltune des entailles 66 de l'arbre creux 12. Les entailles 66 et 68 se font face l'une l'autre, par paires. L'air arrive à travers les trous périphériques 70 dans l'arbre creux et à travers des trous dans le~ couvercle du tube intérieur vers le bas. Suivant une solution simplifiée, non représentée, la plaque de fermeture 35 comporte des tubulures dirigées vers le bas, sur lesquelles sont fixés des tuyaux flexibles de raccordement conduisant vers chacun des canaux 52 des pales. Si maintenant l'on met en mouvement l'arbre creux 12 dans le sens de la flèche suivant la figure 1, il se produit alors aux extrémités des pales et plus spécialement sur les surfaces arrière des poches 44, en raison des surfaces disposées perpendiculairement 8 la direction du mouvement, une zone de dépression dont l'importance dépend de la vitesse circonféren- tielle. Comme ces surfaces sont ouvertes et que les ouvertures 50 comnuniquent avec l'atmosphère par l'intermédiaire du système 52, 58, 62, 66, 68, 70, il est aspiré de l'air par les trous 70 du fait du vide formé dans des ouvertures de sortie 50 et cet air est introduit en mouvement dans le purin par les ouvertures de sortie 50.L'expérience a montré qu'il se produit un effet de succion très intense, et qu'ainsi de grandes quantités d'air sont introduites en mouvement dans le purin. En raison de l'oxygène qui est ainsi amené dans le purin, le développement des bactéries aérobies est ainsi favorisé, et ces bactéries opèrent une décomposition biologique du purin, ce qui peut se constater par le fait que le purin s'échauffe et ce Jusqu't une température, considérée comme idéale, d'environ 290C. On a représenté, à la figure 1, une autre configu- ration d'appareil agitateur de purin. Un boîtier fermé 80 avec moteur immergé eau déposé sur le sol de la fosse à purin ou maintenu dans la fosse à une hauteur donnée à l'aide d'une tringlerie. Du boîtier 80 sort vers le haut un arbre tournant 82 qui porte un moyeu 84, sur lequel sont fixées plusieurs pales 86, dont une seule est représentée, débordant radialement vers l'extérieur. Les pales 86 sont semblables aux pales 24 suivant les figures 1 à 3 et comportent également des poches 44, qui sont disposées sur le contour extérieur des pales et présentent des ouvertures de sortie d'air 50 de grande surface, qui débouchent près du bord de fuite de la pale.A l'aide des canaux d'air 52, les volumes intérieurs des poches 44 communiquent avec une chambre collectrice 88, qui est constituée à l'intérieur du moyeu 84 et présente une ouverture d'accès circulaire coaxiale, dans laquelle pénètre, en faisant saillie, l'extrémité basse d'un tube d'amenée d'air 90, qui est maintenu, sans pouvoir tourner, au moyen d'un bâti 92 fixé sur le bottier 80. Le tube dtamenée d'air 90 est suffisamnent long pour qu'il puisse ressortir du purin et se terminer à l'air libre. Quand le moyeu 84 avec les pales 86 est entraîné dans le sens de la flèche, l'air afflue à travers le système de canaux suivant l'indication des flèches, et sort par les ouvertures 50. L'air est mélangé dans le purin et produit l'effet favorable que l'on a déjà décrit. La figure 5 montre le moyeu 84 fixé sur l'arbre de rotation 82, qui est mis en mouvement par un moteur de bateau non représenté. Les pales 86, dont ici également une seule est représentée, forment l'hélice pour l'entrainement du bateau dessiné schématiquement et désigné par le repère 100. Comme l'arbre de rotation est entraîné dans cette utilisation autour d'un axe horizontal, on utilise un tube d'amenée d'air 90 courbé dont l'extrémité inférieure recourbée pénètre dans la chambre collectrice 88 du moyeu, tandis que l'extrémité supérieure du tube se termine au-dessus de la surface des eaux. Le tube est fixé au navire 100 au moyeu d'entretoises 94 appropriées. Quand le bateau i00 est entrainé par l'hélice, de l'air est introduit en même temps dans l'eau où il circule avec effet d'agitation, ce qui fait que de l'oxygène est amené dans liteau. Ceci constitue, pour beaucoup de masses d'eau, existant aujourd'hui, souffrant d'une pauvreté en oxygène, une possibilité ayant des chances de succès, de les rendre saines par apport de grandes quantités d'oxygène. La figure 6, enfin, montre une hélice 110, qui est coulée ou forgée d'une seule pièce et qui comporte trois pales, qui sont pourvues chacune d'une poche 44 ajoutée ou façonnée, dont la section prise suivant l'axe diminue progressivement en allant du bord de fuite de la pale au bord d'attaque, et sur le bord de fuite la poche 44 est, là encore, ouverte tandis que l'intérieur de la poche est relié par un canal d'air 52 à une chambre collectrice 88 à laquelle peut être raccordé un tube d'amenée d'air 90 comme dans les figures 4 ou 5, afin de pouvoir, alors que l'hélice tourne, introduire de l'air et ainsi de l'oxygène provenant de l'atmosphère dans le liquide à agiter. REVENDICATIONS 1O/Appareil destiné à produire un mouvement relatif à un dispositif plongeant dans un liquide, avec un arbre entraîné en rotation par un moteur et des pales fixées sur cet arbre, c a r a c t é r i s é en ce que sur chaque pale (24, 110), dans la région du bord de fuite de la pale (46) côtd extérieur, se trouvent une ou plusieurs ouvertures 50, qui sont reliées b un canal d'air (52) disposé sur toute la longueur de la pale en direction de l'arbre de rotation (12), et que tous les canaux d'air (52) sont reliés à un tube d'amenée d'air (32,90) disposé parallèlement à l'axe de rotation (12), et qui émerge du produit à agiter. 20/ Appareil suivant la revendication 1, destiné à être utilisé en appareil agitateur de purin, c a r a c t é r i s é en ce que l'arbre de rotation, constitué comme un arbre creux (12), peut être entrains par un moteur disposé au-dessus de la fosse à purin et est muni, à son extrémité inférieure de plusieurs nervures (26) dirigées vers l'extérieur, sur chacune desquelles est placée, de façon à pouvoir pivoter, une pale (24), le canal d'air (52) de la pale étant mis en communication, pour l'écoulement de l'air, avec l'intérieur de l'arbre creux (12) qui est fermé dans le bas de façon étanche. 30/ Appareil suivant la revendication 2, c a r a c t é r i s é en ce que les nervures (26) présentent chacune un espace creux (62), qui est en liaison avec le canal d'air (52) et l'arbre creux (12). 40/ Appareil suivant l'une ou l'autre des revendications 2 ou 3, prise isolément, c a r a c t é r i g é en ce que l'armature (26) et la pale (24) délimitent une chambre (54, 56) coaxiale à l'axe de pivotement de la pale, qui communique avec le canal d'air (52). 5 / Appareil suivant la revendication 2, c a r a c t é r i s é en ce que la fermeture de l'arbre creux (12) côté air est constituée par une plaque guide (34), qui est réglable suivant l'axe 8 l'intérieur de l'arbre creux (12) et sur laquelle s'adapte un mécanisme de réglage de la pale (24). 60/ Appareil suivant la revendication 5, c a r a c t é r i s é en ce que dans l'arbre creux (12) est disposé un tube d'amenée d'air (32) fermé au fond, pouvant coulisser axialement, mais ne pouvant pas tourner par rapport à l'arbre creux, et que l'arbre creux (12) et le tube d'amenée d'air (32) comportent pour chaque pale des ouvertures de liaison (66, 68) situées l'une près de l'autre. 70/ Appareil suivant une des revendications 1, 2, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que sur chaque extrémité de pale il est appliqué une poche (44) ou une hotte, qui délimite l'ouverture (50). 80/ Appareil suivant la revendication 2, c a r a c t é r i s é en ce que l'intérieur de l'arbre creux (12) est en liaison avec les canaux d'air (52) dans les pales, au moyen de tuyaux flexibles.