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DESCRIPTION Dispositif pour éliminer des matières solides d'un liquide en écoulement, procédé pour son exploitation et utilisation de ce dispositif L'invention concerne un dispositif pour éliminer des matières solides de taille prédéfinie d'un liquide en écoulement conduit dans un canal ou un conduit, lequel dispositif comprime et assèche les matières solides dans un transporteur à vis de forme tubulaire et les transporte de celui-ci dans un récipient.
De tels transporteurs à vis sont connus en soi (voir EP-A-2- 0 293 515) et présentent l'inconvénient que des brides de palier, des éléments d'entraînement etc. faisant saillie dans le trajet de l'eau entravent l'écoulement et par suite la capacité de criblage et de dégrillage, qui sont donc pour le moins réduits.
L'invention a donc pour but d'écarter les inconvénients de l'état de la technique et de procurer un dispositif d'une structure la plus simple possible, dans une large mesure autonettoyante, présentant un effet de nettoyage élevé et empêchant que des corps solides dépassant une taille déterminée soient envoyés dans la suite du processus.
On veut indiquer en même temps un procédé d'exploitation ainsi une utilisation préférée du dispositif. A cet égard le dispositif doit pouvoir être intégré par exemple dans des stations d'épuration ou des bâtiments sans qu'il en sorte des odeurs gênantes et/ou d'autres émissions.
Ce but est atteint, d'une part, en ce que le transporteur à vis comprend une vis transporteuse prolongée du côté amont par une hélice transporteuse montée périphériquement à l'intérieur du tube, et que le tube plonge dans le liquide en écoulement parallèlement ou sous un angle aplati, de telle sorte que les fragments de salissures déplacés par le courant sont introduits en direction axiale par l'ouverture amont du
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tube, sur plusieurs spires de l'hélice, et que le tube présente des perçages radiaux pour l'égouttage des matières solides.
L'hélice transporteuse mentionnée dans la revendication 1 tourne en reposant librement, dans sa zone de travail se trouvant par exemple dans l'eau, est recueille tous les corps solides pénétrant dans la direction axiale. Un action de criblage est produite par les perçages radiaux, à travers lesquels les petits corps solides sont ramenés dans le courant de liquide, grâce à laquelle les corps solides les plus gros sont saisis, asséchés et, dans la mesure où ils sont plastiques, en outre comprimés, de façon plus sûre par le transporteur à vis.
Un dispositif incorporé dans une position légèrement inclinée ne nécessite pas de changements constructifs de l'installation existante.
Le problème est résolu, d'autre part, en ce que dans un tube raccordé au canal ou au conduit de façon étanche aux liquides, sont prévus des perçages radiaux épaulés, que les perçages les plus petits sont tournés vers le transporteur à vis monté de façon centrale dans le tube et qu'au moins dans la région des plus grands perçages est prévue une enveloppe extérieure qui canalise le liquide sortant, et que le tube est relié au récipient dans son sens de transport, en coopération de forme, par l'intermédiaire d'un tube de refoulement.
Le mode de réalisation selon la revendication 2 est particulièrement approprié pour éviter les émissions d'odeurs, qui se produisent fréquemment dans les techniques de traitement.
Des formes de réalisation préférées sont définies dans les revendications dépendantes.
Le domaine angulaire indiqué à la revendication 3, de préférence inférieur à 20 , permet une pénétration particu-
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lièrement facile des matières solides et conduit en outre de la façon la plus simple à une surface active de crible maximale.
Le dispositif selon la revendication 4 a l'avantage que l'évacuation des matières solides peut se produire sur une hauteur adaptée aux conditions locales et que les matières solides sont égouttées additionnellement sur une durée plus longue.
La forme de réalisation selon la revendication 5 est particulièrement appropriée dans un dispositif entièrement fermé avec entrée et sortie latérales, car elle permet une multiplicité de variantes d'entraînement et n'est soumise qu'à un faible frottement.
Grâce au rétrécissement conique du boîtier selon la revendication 6, les refus de filtre peuvent être davantage comprimés et en même temps égouttés.
Le rétrécissement selon la revendication 7 conduit à une amélioration supplémentaire de la compression des refus par l'action de pressage additionnelle de la vis transporteuse.
Au moyen d'un arbre directeur mince selon la revendication 8, le frottement de l'hélice transporteuse et la charge du palier de la vis transporteuse sont réduits, sans gêner l'entrée du liquide.
La relation donnée à la revendication 9 pour les perçages du boîtier du transporteur à vis assure une action de criblage élevée grâce à une multiplicité de passages, sans affaiblis- sement gênant du boîtier et/ou sans compromettre le guidage axial nécessaire du transporteur à vis, par exemple en cas d'introduction de pierres.
Le procédé d'exploitation selon la revendication 10 réduit la dépense d'énergie et évite une usure non nécessaire du dispositif.
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L'utilisation du dispositif indiquée dans la revendication 11 a fait ses preuves en essais de longue durée.
L'invention est décrite plus en détail ci-après en se référant aux dessins, dans lesquels : - la figure 1 représente une première forme de réalisation d'une grille fine, incorporée en position inclinée dans le canal d'entrée d'une station d'épuration classique ; - la figure 2 représente le transporteur à vis de la figure 1, comportant à gauche une hélice transporteuse ouverte et à droite une vis transporteuse avec arbre d'entraînement ; - la figure 3 représente la transition A, vue selon la flèche B, entre l'hélice transporteuse et la vis transporteuse ; - la figure 4 représente une autre grille fine disposée horizontalement, avec rétrécissements coniques, dans une station d'épuration à entrée par le haut ;
- la figure 5 montre le fonctionnement de l'hélice transporteuse de la figure 1 dans le cas d'objets flottants (bâtonnets ouatés) ; - la Figure 6 montre l'action de criblage du boîtier du transporteur à vis de la figure 1, dans le cas de petits cailloux ; - la figure 7 est une vue partielle du boîtier du transporteur de la figure 1, avec ses perçages dans la région de l'hélice transporteuse ; - la figure 8 représente une variante du dispositif pour l'incorporation dans des espaces fermés ; - la figure 9 est une vue en coupe transversale du dispositif de la figure 8 dans la région du caisson d'entrée, avec son enveloppe tubulaire ;
et
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- la figure 10 est une représentation simplifiée d'une configuration optimisée d'un rotor d'un étage compresseur pour matières solides.
Des éléments semblables sont désignés par les mêmes numéros de référence dans toutes les figures.
A la figure 1, la référence 1 désigne un tube formant le boîtier d'un transporteur à vis. Le tube 1 est divisé en une partie crible l'comportant des perçages non représentés et une partie presse 1"non ajourée. A l'intérieur du tube 1 se trouve du côté gauche une hélice transporteuse ouverte 2, sans arbre, qui se continue par une vis transporteuse 3a, liée de la façon usuelle à un arbre d'entraînement 3. Le tube rectiligne 1 est vissé par un raccordement à brides F à un coude 4, tandis que l'arbre 3 sort en ligne droite de ce coude 4 et est entraîné en rotation à environ 5 tours par minute dans le sens des aiguilles d'une montre (Md) par un moteur 7a par l'intermédiaire d'un réducteur 7.
Le coude 4 est relié par un autre raccord à brides F à un raccord 5, qui de son côté est en liaison par l'intermédiaire encore d'un raccord à brides F'avec un tube d'évacuation 6 en polyéthylène dur (HPE). L'eau sale s'écoulant dans le sens de la flèche dans le canal 11 est surveillée dans la région d'entrée à son niveau maximal N'par un capteur 8, une électrode conçue en tant que détecteur de niveau, qui est fixée au tube par l'intermédiaire d'un isolateur à grande surface 8a et d'une équerre de fixation 8b.
Quand l'extrémité du capteur 8, constitué par un fil métallique auquel est raccordé un pôle d'une source de basse tension UN, plonge dans l'eau sale, il s'établit à travers le tube métallique 1 mis à la terre au point E un courant de commande, qui à son tour, au moyen d'une commande munie de contac- teurs-non représentée-met en route le moteur 7a. Dans le circuit de commande se trouve en outre un relais de tempori- sation réglable, qui permet de poursuivre l'entraînement du transporteur à vis par le moteur 7a pendant quelques minutes après que l'eau sale est redescendue au-dessous du niveau N'.
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La position inclinée du tube 1 oblige l'eau sale s'écoulant dans le sens de la flèche à pénétrer dans le tube.
Grâce à son mouvement à la manière d'une vis, l'hélice rotative 2 achemine les particules en suspension, les corps solides etc. à l'intérieur du tube, les amène sous forme d'éléments plus ou moins gros S au-dessus du niveau d'eau N et les comprime dans le coude 5 en un bouchon complet S'qui est acheminé successivement vers le haut et déposé dans un récipient C.
L'égouttage se produit à travers les perçages la représentés en détail aux figures 5 à 7.
Le passage de l'eau purifiée s'effectue à travers les perçages la représentés en détail aux figures 6 et 7.
De préférence l'égouttage du produit de criblage s'effectue dans la partie arrière du tube 1 également à travers des perçages semblables la, qui sont cependant présents à des distances plus grandes, c'est-à-dire en un nombre plus faible, adapté à la teneur en eau du produit.
Ce dispositif extrêmement simple fonctionne de la façon suivante : Lorsqu'une eau usée relativement propre se trouve dans la rigole ou le canal 11 de la figure 1 ou de la figure 5, elle traverse les perçages du tube 1. Le niveau de l'eau en avant de celui-ci n'est pratiquement pas modifié. Si au contraire l'eau est fortement chargée de salissures, celles-ci restent accrochées dans la région avant de l'hélice transporteuse 2 sur la paroi interne du tube 1, l'eau s'accumule et lorsque le niveau maximal N'est atteint le transporteur à vis 2,3, 3a se met en mouvement.
Les particules de salissures sont ainsi entraînées, les régions du tube et les perçages obturés sont libérés, le sable et les graviers au-dessous d'une taille prédéfinie tombent, le niveau d'eau s'abaisse et l'installation est mise hors service après la durée de temporisation présélectionnée de 1 à 3 minutes. L'installation est prêt pour la charge de salissures suivante.
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La structure du transporteur à vis apparaît clairement à la figure 2. Sur l'arbre 3 se trouvent la vis transporteuse 3a, liée à celui-ci par des cordons de soudure, ainsi que l'hélice transporteuse 2 soudée en porte-à-faux au point A.
La transition entre les éléments 2,3, 3a est montrée en détail à la figure 3, vue selon la flèche B.
Dans la forme de réalisation de la figure 4, le produit de criblage n'est pas dévié. Il est transporté horizontalement et tombe à travers une ouverture de passage 12'directement dans un récipient C. Le canal 11 a la même structure qu'à la figure 1 dans sa partie médiane, mais se termine par une sortie latérale plus basse 11'et présente du côté entrée un socle 11".
Au surplus le tube l'est ici muni de rétrécissements coniques 12, auxquels est adapté le transporteur à vis situé à l'intérieur, et la partie crible l'est allongée par rapport-à l'exemple de réalisation de la figure 1, le produit de criblage encore humide en raison du trajet de transport plus court nécessitant un égouttage additionnel.
En plus, on voit dans cette variante un arbre directeur mince
13 muni d'un roulement à bille terminal 14 qui est fixé dans un support 15 sur un segment de bridage 16 sur le tube l'.
Les moyens d'entraînement, analogues à ceux de la figure 1, ne sont pas dessinés ici. A l'extrémité du tube 1, dans la partie presse 12, se trouve une plaque d'extrémité 17 en position inclinée. Le fonctionnement et la commande sont analogues à ceux de la figure 1. L'eau s'égouttant sur une fraction relativement longue du trajet de transport est symbolisée par des flèches verticales.
La figure 5 montre l'action de filtration de l'installation dans le cas de bâtonnets ouatés 20. Ceux-ci sont déplacés par l'hélice transporteuse 2 dans le sens de la flèche, c'est-à- dire dans le sens du courant, soulevés hors de l'eau et transportés au loin. Le filtrat peut s'écouler facilement à
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travers la multiplicité de perçages la. L'action de ces perçages la de configuration étagée est montrée à la figure 6 à l'aide de petits cailloux 21. Au-dessous d'une taille de crible d = 6,5 millimètres, ces cailloux peuvent passer à travers et sont éliminés après un court trajet. Soit ils sont entraînés par l'eau, soit ils retombent librement dans celleci et sont emportés. Le plus grand diamètre D est de 11,0 millimètres.
A la figure 7 on voit une section d'une partie l'du tube 1. Dans un exemple de réalisation pratique on a effectué 6000 perçages au total dans le tube 1 au moyen d'une machineoutil à commande numérique.
On a constaté qu'en raison de la teneur en sable élevée des charges de salissures usuelles l'hélice transporteuse 2 doit être fabriquée en un acier fortement allié de grande résistance à l'abrasion. Un acier au manganèse selon DIN 18703 s'est révélé approprié. Entre le transporteur à vis 2,3, 3a et le tube 1 un jeu moyen unilatéral de 0,3 à 0,5 millimètre s'est révélé convenable. Pour un diamètre intérieur du tube de 380 millimètres on a obtenu sans difficulté des hauteurs de transport verticales du produit de criblage atteignant 3000 millimètres.
De même, on peut appliquer au transporteur à vis 2,3, 3a, au moins dans la partie de l'hélice 2 tournée vers le courant, des barrettes de glissement ajustables périphériquement, de préférence en un matériau inerte tel que le caoutchouc synthétique, par exemple celui désigné sous la Marque Néoprène de la Société DU PONT, pour réduire l'usure même lorsque la teneur en sable est élevée. En outre cette forme de fonctionnement sans jeu assure un nettoyage continu des perçages la en ce sens que sur la face intérieure du tube l' les plus petits perçages d sont en permanence débarrassés des matières qui les encrassent éventuellement (voir figure 5).
Pour faciliter le nettoyage du dispositif, il est recommandé de réaliser les perçages la selon la figure 7 dans la partie
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crible l'sur toute la périphérie, encore que des perçages moins nombreux à la partie supérieure puissent suffire. On a en effet constaté que grâce à l'incorporation d'un dispositif de projection simple fixe au-dessous d'une plaque de recouvrement 9 (figure 1), le tube 1 peut être maintenu propre tout autour par un nettoyage extérieur périodique, les perçages la pouvant de cette façon être maintenus dégagés facilement.
La faible résistance à l'écoulement de l'installation se révèle en pratique un avantage particulier, de sorte que même une petite pente du canal 11 suffit, l'entrée d'eau étant largement ouverte à l'extrémité avant du tube 1. Cet écoulement naturel emporte la charge de salissures S à l'intérieur du tube 1, sans qu'un travail de levage soit à effectuer.
Un dispositif entièrement fermé d'encombrement réduit est représenté à la figure 8. Une conduite d'assainissement 30 sort d'un mur de cave 22 et est reliée à un tube de jonction 30'par l'intermédiaire d'un raccord à tube 31 courant dans le commerce. Des brides 32 conduisent à travers un tube d'entrée 33 à un caisson d'entrée 34 disposé du côté supérieur sur une enveloppe tubulaire 35. L'enveloppe tubulaire 35 présente du côté inférieur une ouverture 36 sur laquelle est fixé de façon étanche un tube d'évacuation 37. Le tube d'évacuation 37 est couplé par un autre raccord de tube 38 à un tube d'écoulement 39 qui à son tour conduit à la canalisation publique.
L'axe longitudinal de l'ensemble du dispositif fait un angle de 450 avec le sol 23 de la cave, au-dessus duquel se trouve un palier 40 dans lequel est guidé l'arbre d'entraînement 3.
Comme le montrent les figures 8 et 9, le liquide à purifier peut parvenir sans obstacle dans la partie crible l'à l'intérieur du tube 1 à travers un évidement rectangulaire
34'de la partie crible l'et subit lors de sa sortie la même purification que dans les variantes décrites précédemment.
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La partie crible l'est, comme décrit pour les autres variantes, munie de perçages étagés la. La partie presse 1" est de nouveau sous forme d'un tube ou d'un boîtier lisse. Grâce à une angle plus aplati par rapport au sol 23 également la surface active de criblage du dispositif peut être accrue.
Un domaine angulaire de 200 à 450 s'est révélé avantageux.
Le liquide s'écoulant dans le sens de la flèche dans la conduite d'assainissement 30 subit un nettoyage continu ou alterné dans la partie crible 1', le liquide traversant étant recueilli par l'enveloppe tubulaire 35 et évacué sans formation d'odeurs. Dans la région de la partie presse 1", un raccord non représenté en détail est également relié à la vis transporteuse 3a qui se trouve dans cette partie, et entraîne directement le produit de criblage S dans un récipient fermé C.
Les autres caractéristiques mécaniques du dispositif, ainsi que le choix et la disposition de ses moyens d'entraînement, peuvent être conformes à l'état de la technique, et peuvent en outre être réalisés en fonction de la place disponible.
La coupe de la figure 9, montrant l'enveloppe tubulaire 35 et son caisson d'entrée 34, permet de voir la structure à double enveloppe du dispositif.
Pour une compression optimale du produit de criblage, on peut utiliser le rotor 50 représenté de façon simplifiée à la figure 10, comprenant un arbre de compresseur 41, un arbre conique 42 et un arbre de presse 43, sur lesquels la vis transporteuse 3a est réalisée sous forme d'une vis de compresseur 44 présentant un volume de transport VI, d'une vis conique 45 présentant un volume de transport V2 et d'une vis de presse 46 présentant un volume de transport V3. On peut voir facilement que les volumes de transport Vl à V3 sont dégressifs, de sorte qu'une compression du produit de criblage a lieu, sans que celui-ci bloque dans le tube 1 non représenté ici.
En outre on peut optimiser le degré de compression par une variation dégressive du pas du transpor-
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teur à vis provoquant la compression supplémentaire souhaitée du produit de criblage, ou adapter à de nouvelles conditions d'exploitation par un rotor 50 ayant des pas modifiés des sections individuelles du transporteur à vis.
Un rotor 50 d'une telle configuration peut être intégré dans toutes les formes de réalisation décrites plus haut et permet une adaptation optimale du dispositif aux données d'exploitation, et évite une consommation inutile pour le transport et/ou l'élimination du produit de criblage.
Bien entendu les formes de réalisation décrite à titre d'exemple comme grilles fines pour la clarification ne sont pas limitées à cette utilisation. Une installation pilote avec des matières fécales domestiques a montré d'une part que le filtrat est exempt à 100% de corps solides grossiers et d'autre part que le sable toujours entraîné dans les conduites d'assainissement peut se rassembler par décantation dans un bassin raccordé sans que le produit de criblage S'destiné à l'incinération soit fortement chargé de matières minérales.
Le dispositif selon l'invention permet un dimensionnement plus petit des stations d'épurations centrales et apporte une contribution économiquement précieuse à la protection de l'environnement. Il peut être adapté dans de larges limites à l'application et à la nature du produit de criblage.
L'objet de l'invention réalise un nettoyage mécanique irréprochable des eaux usées et peut rendre de bons services même dans les cas où il n'est pas prévu d'étages ultérieurs d'épuration.
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LISTE DES REFERENCES 1 Tube (boîtier) 1 l'partie crible de 1 (avec perçages) la perçages étagés 1"partie presse de 1 (sans passages) 2 hélice transporteuse ouverte (sans arbre) 3 arbre d'entraînement (avec vis transporteuse) 3a vis transporteuse 4 coude (raccord coudé) 5 raccord 6 tube d'évacuation (PVC) 7 réducteur 7a moteur d'entraînement de 7 8 capteur/détecteur de niveau (électrode) 8a isolateur 8b équerre de fixation 9 plaque de recouvrement 10 fond du canal (rigole) 11, 11' mur du canal (rigole) 11"socle pour 11 12 rétrécissement 12'passage 13 arbre directeur (centrage de 3) 14 palier d'extrémité (roulement à billes étanche à l'eau) 15 support 16 segment de bride 17 plaque d'extrémité 20 objet flottant (bâtonnet ouaté)
21 gravier 22 mur de cave 23 sol de cave 30 conduite d'assainissement 30'tube de raccordement 31 raccord de tube (collier d'attache)
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32 bride 33 tube d'entrée 34 caisson d'entrée 34'évidement rectangulaire dans l' 35 enveloppe tubulaire/enveloppe 36 ouverture 37 tube d'évacuation 38 raccord de tube 39 tube d'écoulement 40 palier/entraînement 41 arbre de compresseur 42 arbre conique 43 arbre de presse 44 vis de compresseur 45 vis conique 46 vis de presse 50 rotor (vis transporteuse avec arbre) A transition hélice transporteuse-vis transporteuse B sens d'observation C conteneur (résidus de filtre) d, D diamètres des perçages F, F'liaison à brides Md sens des aiguilles d'une montre N niveau d'eau (filtrat) N'niveau d'entrée maximal (eau usée) S particule de salissure (produit de criblage) S'bouchon UN source de basse tension