Distributeur rotatif hydraulique. La présente invention concerne un distri buteur rotatif hydraulique destiné plus par ticulièrement, mais non exclusivement, à être appliqué dans une installation d'épuration des eaux d'égouts, pour l'arrosage de filtres biologiques avec des eaux d'égouts préalable ment décantées.
On connaît déjà des distributeurs de ce genre qui sont constitués par un support ro tatif portant des bras d'arrosage perforés et disposés radialement. Ces derniers sont reliés à une conduite centrale d'amenée du liquide. Dans les distributeurs de ce genre, la dif ficulté réside dans la réalisation d'un joint étanche entre la partie fixe et la partie rota tive du distributeur. Jusqu'à ce jour, on a eu recours à cet effet à des joints à mercure ou constitués par des membranes métalliques de différentes formes, par exemple en laiton ou en acier inoxydable.
Une autre difficulté réside dans le fait que la partie rotative doit pouvoir tourner très librement, c'est-à-dire pratiquement sans frottements. En effet, pour entraîner les bras d'arrosage dans un mouvement de rotation, on utilise de préférence la réaction produite par l'écoulement de l'eau par des perforations latérales des bras. Dans ce but, les bras ne sont perforés que sur l'une de leurs faces. L'ensemble forme donc un tourniquet hy draulique.
La force motrice de tels tourniquets étant faible, il est nécessaire de réduire les frottements dans toute la mesure possible. A cet effet, la partie rotative est généralement pivotée dans des paliers à billes et supportée par des butées à billes.
Dans les constructions connues, ces or ganes nécessitent un ajustage et un réglage très précis et sont en outre difficilement ac cessibles et par conséquent d'un entretien difficile.
La présente invention a pour objet un distributeur rotatif hydraulique présentant des bras d'arrosage radiaux fixés rigidement à une cuve rotative alimentée par gravité par une conduite débouchant au-dessus du niveau maximum prévu pour le liquide contenu dans cette cuve.
Le dessin annexé montre, à titre d'exem ple et schématiquement, une forme d'exéeu- tion d'un distributeur.
La fi-. 1 en est une vue en élévation, cer taines parties étant représentées en coupe; La fig. 2 est une vue de dessus.
La fig. 3 est une coupe d'une variante suivant la ligne III-III de la fig. 1.
L'eau arrive par une conduite d'alimen tation a dans une colonne fixe b, puis se dé verse dans une cuve de charge circulaire e. Cette cuve e est suspendue par plusieurs tirants inclinés<I>f à</I> une gaine rotative g. Ces tirants f sont de longueur réglable une fois pour toutes au moyen d'écrous t, de manière à permettre de centrer la cuve circulaire e par rapport à la colonne fixe b.
L'extrémité supérieure de la colonne fixe b porte une bride c destinée à porter une co lonne de guidage k. Cette dernière porte à son extrémité inférieure une bride d fixée au moyen de boulons i sur la bride e. Des entretoises placées entre les brides e <I>et d</I> maintiennent ces dernières à l'écartement dé siré, de manière à laisser entre elles un ori fice circulaire h pour le déversement des eaux.
L'extrémité supérieure de la, colonne fixe <B>le</B> comporte un logement usiné et poli en forme de calotte sphérique destiné à recevoir une bille 1. Une gaine mobile g, d'une cer taine longueur et fermée à son extrémité o, coiffe la colonne fixe k. Le fond de cette gaine comporte également un logement en forme de calotte sphérique usiné et poli, des tiné au logement de la bille 1.
Le guidage de la gaine mobile g à. sa partie inférieure est assuré par un palier à billes n.. Sur la tke o de la gaine mobile g est fixé un graisseur p qui est facile ment accessible et qui assure par la même opération le graissage de la bille 1 et du palier à billes inférieur n.
Le fonctionnement de l'appareil est fort simple: L'eau qui arrive par la colonne fixe b se déverse par gravité dans la cuve de charge circulaire e. A cette cuve de charge sont rac cordés plusieurs tubes ou bras m de cons truction courante, d'une longueur appropriée au rayon du filtre circulaire à arroser. Des tirants q, attachés, d'une part, à l'extrémité supérieure de la gaine g et, d'autre part, à l'extrémité de chacun des bras, soutiennent ceux-ci dans une position horizontale.
Ces bras 7n sont perfores tous du même côté par des trous r d'un diamètre en rapport avec le débit d'eau à distribuer. Les filets d'eau qui s'échappent des perforations r sous une pres sion dépendant du niveau d'eau s dans la cuve de charge e produisent une réaction qui tend à faire tourner l'ensemble autour de son axe vertical. Vu que la force motrice ainsi créée est très faible, il est d'importance pri mordiale que le distributeur rotatif hydrau lique tourne très librement avec un minimum de résistance par friction.
Il est évident que d'autres formes d'exé cution peuvent être prévues. On pourrait, par exemple, prévoir une butée à billes sous la cuve, de manière à réduire la hauteur de la colonne k, cette dernière ne portant plus alors le palier à billes n.
On pourrait aussi prévoir la conduite d'amenée d'eau disposée au-dessus de la cuve de charge, cette conduite pouvant, par exem ple, être centrée sur l'axe de rotation de la cuve. Dans ce cas, la conduite d'amenée d'eau peut être constituée par l'intérieur de la co lonne k. La bille 1 peut dans ce cas être remplacée par une butée à billes, qui peut être, par exemple, solidaire de la paroi exté rieure de la colonne k. On pourrait aussi pré voir une conduite d'amenée d'eau se déver sant dans la cuve latéralement à la manière d'une fontaine.
La forme d'exécution représentée sché matiquement aux fig. 1 et 2 présente toute fois l'avantage de permettre de réduire au minimum les frottements. En effet, si l'on prévoit, par exemple, les logements destinés à recevoir la bille 1. dans des pièces rappor- tées, il est alors possible d'usiner ces loge- ments dans un acier de haute qualité qui peut être trempé et rectifié, de sorte que les frottements dus à la butée sont extrêmement faibles. En outre, tout l'appareil est sus pendu en un point de son axe de rotation, si tué nettement au-dessus du centre de gra vité de l'ensemble de la partie rotative.
De ce fait, l'axe de la partie rotative est tou jours ramené automatiquement dans l'axe vertical passant par le centre de la bille 1. Il suffit pour cela d'équilibrer les bras m. On voit donc que les poussées latérales sup portées par le roulement à billes n sont très faibles, de sorte que les frottements dans ce dernier sont aussi très faibles.
Enfin aucun joint étanche n'est néces saire entre la partie rotative et la conduite d'amenée d'eau. En effet, si l'on règle le dé bit de, l'ensemble des trous r égal au débit de la conduite a pour une hauteur d'eau bien déterminée dans la cuve, il est possible de maintenir le niveau d'eau dans la cuve à une cote s bien déterminée.
En donnant à la cuve e une forme annu laire comme indiqué au dessin, on peut pré voir la paroi intérieure de l'anneau de ma nière que son bord supérieur soit toujours situé au-dessus du niveau d'eau s et en des sous de la bride c. Cette bride est choisie d'un diamètre plus grand que le diamètre de la paroi intérieure de la cuve, de manière que l'eau en se déversant ne puisse couler entre cette paroi et la conduite b qui est d'un dia mètre suffisamment petit pour qu'en aucun cas elle ne puisse venir en contact avec la cuve.
Le progrès technique de l'invention ré side dans le fait que la construction du dis tributeur est des plus simples, le montage et l'entretien faciles, la résistance par fric tion résuite par sa conception même au strict minimum, tout en assurant une sûreté de fonctionnement absolue.
Le progrès économique de l'invention ré side dans le fait que le distributeur ne de mande que relativement peu de matière, soit en acier, soit en fonte et ne subit pratique ment aucune usure. Pour renforcer le couple développé par le tourniquet hydraulique constitué par la par tie rotative, on peut prévoir (fig. 3) dans la cuve annulaire e, entre le niveau d'eau s et l'orifice circulaire de déversement h, des or ganes agissant à la manière d'aubes de tur bines. On peut, par exemple, figer des aubes directrices<I>v</I> entre les brides<I>c et d</I> qui diri gent l'eau sur des aubes motrices w solidaires de la cuve.
L'amenée du liquide peut aussi se faire en dehors de l'axe de la cuve, tangentielle ment à la couronne d'aubes w disposées dans celle-ci, comme indiqué en lignes brisées à la fig. 3.
Il est évident que la forme et les dimen sions du distributeur rotatif hydraulique sont déterminées en fonction du volume d'eau à débiter et du diamètre de filtre à alimen ter.
Lorsque la conduite d'alimentation est disposée au-dessus de la -cuve, cette dernière peut être circulaire au lieu d'être annulaire comme dans la forme d'exécution représen tée.
En coupe transversale, la section de l'es pace libre central de la cuve annulaire, des tiné au passage du support de la cuve, peut être autre que circulaire. Il suffit que le plus petit cylindre de révolution engendré par la paroi intérieure de l'anneau, soit d'un dia= mètre plus grand que la plus grande dimen sion de la section -du support.
Le palier constitué par la bille 1 pour rait naturellement être remplacé par un pa lier d'une autre construction.
Hydraulic rotary distributor. The present invention relates to a hydraulic rotary distributor intended more particularly, but not exclusively, to be applied in a sewage treatment plant, for watering biological filters with previously settled sewage.
Distributors of this type are already known which consist of a rotating support carrying perforated spray arms and arranged radially. These are connected to a central liquid supply line. In distributors of this type, the difficulty lies in producing a tight seal between the fixed part and the rotating part of the distributor. Hitherto, recourse has been had for this purpose to seals containing mercury or consisting of metal membranes of different shapes, for example made of brass or stainless steel.
Another difficulty lies in the fact that the rotating part must be able to turn very freely, that is to say practically without friction. Indeed, to drive the spray arms in a rotational movement, the reaction produced by the flow of water through lateral perforations of the arms is preferably used. For this purpose, the arms are only perforated on one of their faces. The whole therefore forms a hydraulic turnstile.
The driving force of such turnstiles being low, it is necessary to reduce friction as much as possible. For this purpose, the rotating part is generally pivoted in ball bearings and supported by ball thrust bearings.
In the known constructions, these organs require very precise adjustment and adjustment and are moreover difficult to access and therefore difficult to maintain.
The present invention relates to a hydraulic rotary distributor having radial spray arms rigidly fixed to a rotary tank fed by gravity by a pipe opening above the maximum level provided for the liquid contained in this tank.
The accompanying drawing shows, by way of example and schematically, one embodiment of a dispenser.
The fi-. 1 is an elevational view thereof, certain parts being shown in section; Fig. 2 is a top view.
Fig. 3 is a section of a variant along the line III-III of FIG. 1.
The water arrives through a supply line a in a fixed column b, then flows into a circular charging tank e. This tank e is suspended by several inclined tie rods <I> f to </I> a rotating sheath g. These tie rods f are adjustable in length once and for all by means of nuts t, so as to allow the circular tank e to be centered with respect to the fixed column b.
The upper end of the fixed column b carries a flange c intended to carry a guide column k. The latter carries at its lower end a flange d fixed by means of bolts i on the flange e. Spacers placed between the flanges e <I> and d </I> keep the latter at the desired spacing, so as to leave between them a circular ori fice h for the discharge of water.
The upper end of the fixed column <B> the </B> comprises a machined and polished housing in the form of a spherical cap intended to receive a ball 1. A movable sheath g, of a certain length and closed at its end o, caps the fixed column k. The bottom of this sheath also comprises a housing in the form of a machined and polished spherical cap, from the tiné to the housing of the ball 1.
The guiding of the mobile sheath g to. its lower part is provided by a ball bearing n .. On the tke o of the movable sleeve g is fixed a lubricator p which is easily accessible and which ensures by the same operation the lubrication of the ball 1 and of the ball bearing lower n.
The operation of the device is very simple: The water which arrives by the fixed column b flows by gravity into the circular load tank e. Several tubes or arms m of current construction, of a length appropriate to the radius of the circular filter to be sprayed, are connected to this charging tank. Tie rods q, attached, on the one hand, to the upper end of the sheath g and, on the other hand, to the end of each of the arms, support them in a horizontal position.
These arms 7n are all perforated on the same side by holes r with a diameter in relation to the flow of water to be distributed. The streams of water which escape from the perforations r under a pressure dependent on the water level s in the load tank e produce a reaction which tends to make the assembly rotate around its vertical axis. Since the motive force thus created is very low, it is of prime importance that the hydraulic rotary distributor turns very freely with a minimum of friction resistance.
It is obvious that other forms of execution can be envisaged. One could, for example, provide a ball thrust bearing under the tank, so as to reduce the height of the column k, the latter then no longer carrying the ball bearing n.
Provision could also be made for the water supply pipe arranged above the load tank, this pipe possibly being able, for example, to be centered on the axis of rotation of the tank. In this case, the water supply pipe can be formed by the interior of the column k. The ball 1 can in this case be replaced by a ball stop, which can be, for example, integral with the outer wall of the column k. One could also see a water supply pipe flowing into the tank laterally in the manner of a fountain.
The embodiment shown matically in FIGS. 1 and 2 however has the advantage of making it possible to reduce friction to a minimum. Indeed, if one provides, for example, the housings intended to receive the ball 1. in attached parts, it is then possible to machine these housings in a high quality steel which can be hardened and rectified, so that the friction due to the stopper is extremely low. In addition, the whole apparatus is suspended at a point on its axis of rotation, so far above the center of gravity of the whole of the rotating part.
As a result, the axis of the rotating part is always automatically brought back to the vertical axis passing through the center of the ball 1. It suffices for this to balance the arms m. It can therefore be seen that the lateral thrusts supported by the ball bearing n are very low, so that the friction in the latter is also very low.
Finally, no watertight seal is necessary between the rotating part and the water supply pipe. Indeed, if we adjust the flow rate of, the set of holes r equal to the flow rate of the pipe a for a well determined water height in the tank, it is possible to maintain the water level in the tank at a well-determined dimension s.
By giving the tank an annular shape as shown in the drawing, the inner wall of the ring can be seen so that its upper edge is always located above the water level s and below. the flange c. This flange is chosen to have a diameter greater than the diameter of the inner wall of the tank, so that the water, while pouring out, cannot flow between this wall and the pipe b which is of a diameter sufficiently small to that in any case it cannot come into contact with the tank.
The technical progress of the invention lies in the fact that the construction of the dispenser is very simple, the assembly and maintenance easy, the friction resistance resulting from its design even to the strict minimum, while ensuring safety. of absolute operation.
The economic progress of the invention lies in the fact that the dispenser requires relatively little material, either steel or cast iron, and suffers practically no wear. To reinforce the torque developed by the hydraulic turnstile formed by the rotating part, it is possible to provide (fig. 3) in the annular tank e, between the water level s and the circular discharge orifice h, organs acting in the manner of turbine blades. It is possible, for example, to freeze guide vanes <I> v </I> between the flanges <I> c and d </I> which direct the water on the driving vanes w integral with the tank.
The liquid can also be brought in outside the axis of the tank, tangentially to the ring of blades w arranged therein, as indicated in broken lines in FIG. 3.
It is obvious that the shape and dimensions of the hydraulic rotary distributor are determined as a function of the volume of water to be delivered and the diameter of the filter to be fed.
When the supply line is disposed above the -cuvette, the latter may be circular instead of being annular as in the embodiment shown.
In cross section, the section of the central free space of the annular vessel, from the tine to the passage of the vessel support, may be other than circular. It is sufficient that the smallest cylinder of revolution generated by the inner wall of the ring, is one diameter greater than the largest dimension of the section -du support.
The bearing formed by the ball 1 could naturally be replaced by a bearing of another construction.