Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02285809 1999-10-12
H. FONTAINE LTÉE ~~ fontaine
RECHERCHE ET DÉVELOPPEMENT
Dossier: Brevet sur Balais mécanique d'écumes pour bassin d'eaux usées
Projet: RD5540
1.0 Domaine d'application de l'invention:
1.1 Cette invention est destinée au domaine du contrôle des eaux usées pour
amener les débris
flottants à la surface de l'eau des bassins de décantation à se déverser dans
des canaux de
collecte.
2.0 Description des problèmes que résout l'invention
2.1 Les systèmes de collecte des débris actuellement en fonction date des
années 1960 lors de
l'implantation des premières stations d'épuration aux Etats-Unis. Les
mécanismes existant,
qui fonctionnent sur le principe de rateaux, ont une double fonction (voir
brevet US5788837
comme référence): 18' ils amènent les débris flottants près des canaux de
collecte, 2e ils
amènent aussi les débris lourds qui sont au fond du bassin dans un dalot de
collecte. Ces
mécanismes ont cependant un défaut important, il s'arrête en surface à environ
1.5m des
canaux de collecte créant ainsi une zone morte où les débris flottants
s'agglomèrent pour
former une croute. L'invention que nous proposons résout se problème, elle
entraîne les
débris de la zone morte et les forces à ce déverser dans le canal de collecte.
2.2 Les systèmes qui sont en place pour corriger le problème tel que décrit en
2.1 sont des
systèmes souvent complexes avec plusieurs composantes mécaniques en partie ou
totalement immergées dans les eaux usées dû à l'espace restraint dans lequels
ils sont
installés. Le système que nous proposons a l'avantage d'être très simple du
point de vue
mécanique. II est très compact et doit être suspendu au dessus du bassin, seul
le balais
touche la surface de l'eau afin d'entraîner les débris vers le canal de
collecte. De plus, il
s'ajuste très facilement aux dimensions variables des vieux bassins.
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Différences par rapport aux équipements qui tentent actuellement de résoudre
les problèmes
soulevés au point 2.0
2.1 Système de rateau convo~reur: Un convoyeur composé de 2 chaînes et de
rateaux attachés
sur ces chaînes se déplace dans l'eau pour pousser les débris plus près du
canal de
collecte. Ce système est basé sur le même principe que les rateaux
actuellement en place, il
ne fait que prolonger ceux-ci pour éliminer la zone morte. Ce système implique
d'immerger
en partie des composantes et de faire fonctionner le mécanisme par un moteur
désaxé par
rapport aux rateaux pour ne pas avoir de collision entre les rateaux et le
moteur. II doit donc
y avoir une modification de la façon dont est fait le bassin ou bien une
réduction de la largeur
efficace des rateaux.
Comparaison avec l'invention:Tous les mécanismes de la nouvelle invention
proposée sont
complètement hors de l'eau et le balais peut avoir la largeur voulu puisque le
moteur est situé
dans la structure de l'équipement. II n'y a donc aucune modifications à faire
sur les bassins
existants.
2.2 Jet d'eau sous pression: Des jets d'eau sont envoyés sur les débris
flottants pour avoir
comme effet de les briser et de les pousser vers les canaux de collecte. Ce
système a pour
inconvénient de mélanger de nouveau les débris à l'eau et d'être très coûteux
à opérer au
niveau énergitique et au niveau entretien.
Comparaison avec l'invention: Principe très différent, l'invention est très
simple, elle ne requiert
presque pas de puissance et son entretien est minimal.
3 Description technique détaillée avec dessins, photos de la réalisation de
l'invention avec le
minimum d'élément pour le bon fonctionnement.
L'invention se décrit comme suit:
L'invention est un balais suspendu verticalement sur deux chaînes et entraîné
par celle-ci selon une
trajectoire linéaire, ces chaînes sont commandées par des roues dentées. La
trajectoire linéaire du
balais se fait dans deux directions et à deux niveaux différents. Lorsqu'il se
dirige vers le canal de
collecte, le balais est à sont plus bas niveau, soit légèrement immergé il
amène donc les débris flottants
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au canal. Lors du retour vers l'arrière, le balais se soulève de l'eau et ne
touche plus aux débris. Le
balais effectue donc un cycle d'aller-retour mais en demeurant dans une
position verticale puisqu'il est
suspendu au mécanisme de déplacement.
Le système est composé des éléments suivants (voir dessin figure 1): Un
cadre(1) supporté sur 4
supports(6) fixes aux murs du bassin, un balais(2) monté sur des supports de
balais ajustables(8 & 9),
deux chaînes(14) (une de chaque côté du cadre) avec des roues dentées(15),
deux patins de
guidage(10) intercallés entre le support de balais et la chaîne et liés à
celle-ci par un pivot(17), deux
guides fixes(3), un arbre d'entraînement(13), deux brides d'entraînement pour
roues dentées(5), deux
arbres pour les roues libres(16) montés sur des supports ajustables(4), un
moteur-réducteur(16) et deux
paliers lisses(11) avec joints étanches(12).
Le principe de fonctionnement est illustré sur la figure 2. Le système est
conçu de façon à ce que le
balais(2) demeure dans la position verticale quel que soit sa position sur le
trajet et ce grâce au
pivot(17) qui lie les supports de balais(9) aux patins de guidage(10) et à la
chaîne(14). Lors de son
déplacement sur la section inférieur et linéaire du trajet (voir figure
2a),.Le patin(10) glisse entre le guide
fixe(3) intérieur et la partie repliée du cadre(1 ). II empêche ainsi un
mouvement de rotation du support
de balais(9) autour de son pivot(17) et le maintient en position verticale. Ce
mécanisme permet donc au
balais(2) d'excercer une poussée sur les débris flottants dans le liquide lors
de son déplacement et
d'amener les débris au canal de collecte. Ensuite, le balais(2) remonte en
position haute (voir figure 2b)
et retourne au point initial pour un nouveau cycle.
Les supports de balais(8,9) sont ajustables en hauteur permettant ainsi de
s'ajuster au niveau de
l'eau dans le bassin. Les roues dentées(15) qui entrainent les chaînes(14)
sont commandées par un
arbre d'entraînement(13) qui traverse le moteur-réducteur(7), cet arbre(13)
traverse le cadre(1 ) d'un
côté à l'autre et une bride d'entraînement(5) pour les roues dentées(15) est
montée à chaque
extrémités. L'arbre d'entraînement(13) se trouve dans un tube scellé à chaque
extrémités avec des
joints toriques entre le tube et le palier lisse(11) et des joints
d'étanchéités(5) entre le palier lisse(11) et
l'arbre(13). Le système de scellement est incorporé dans les paliers
lisses(11) qui servent à soutenir et
à guider l'arbre(13). Le caisson du moteur-réducteur(7) est lui aussi scellé
permettant de maintenir
l'ensemble des composantes d'entraînement (arbre, et moteur-réducteur) à
l'abri des intempéries.
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Un arbre monté sur un support ajustable(4) sert à tenir la roue libre(16) et à
donner la tension
voulue à la chaîne(14). Lité complète est montée sur les murs d'un bassin à
l'aide des supports(6) tel
qu'illustré sur la figure 3. Un ajustement est permit à chaque extrémités pour
s'adapter aux dimensions
variables des bassins existants. Le cadre tel qu'illustré sur les dessins peut
être fabriqué de différentes
façon pour s'adapter aux différentes configurations que peuvent prendre les
bassins.
5.0 Description des caratéristiques techniques des éléments avec une
description de leur
interagissement et des variantes possibles.
Éléments: (voir figure 1 )
1. Cadre: Le cadre est fait de plaques métalliques formées ou de pièces
structurales selon les
dimensions requises. Ce cadre est assez rigide pour supporter son poids et
celui des composantes
qui y sont installées. Le cadre inclus le boitier étanche pour le moteur
réducteur et aussi le tuyau
protecteur dans lequels l'arbre de transmision est protégé. Le cadre peut-être
une unité rigide ou fait
de sections démontables pour faciliter la fabrication et le transport.
2. Balais: Plaque métallique formée pour lui donner de la rigidité et qui est
fixée sur les supports de
balais. Ce balais peut inclure une partie en caoutchouc ou en plastique.
3. Guide fixe: Plaque formée qui est fixée sur le cadre et qui guide le patin
de guidage dans son
déplacement linéaire. Le guide fixe peut faire directement partie des sections
latérales du cadre
selon la configuration utilisée.
4. Arbre pour roue libre ajustable: Arbre pour roue libre montée sur une
plaque avec des trous
oblongs pour permettre un ajustement de la position de la roue libre afin de
tendre la chaîne.
5. Bride d'entraînement: Bride d'accouplement entre l'arbre de transmission et
la roue dentée.
6. Support mural: Support servant à installer le cadre sur les murs du bassin.
Ce support peut
prendre différentes configurations selon le type d'attache au mur le mieux
adapté au bassin existant
7. Moteur-réducteur: composante servant à actionner l'arbre d'entraînement.
8. Et 9. Supports de balais: 2 Plaques pliées qui s'emboitent et qui
permettent un ajustement sur la
longueur totale de ces supports.
10. Patin de guidage: Bloc qui maintient le support de balais dans la position
verticale en empêchant le
mouvement de rotation autour du pivot lors du déplacement linéaire du balais.
11. Palier lisse: Palier qui assure la libre rotation de l'arbre
d'entraînement et qui le guide
12. Joint d'étanchéité: Joint qui assure le scellement entre l'arbre
d'entraînement et le palier lisse
13. Arbre d'entraînement: Arbre qui est entrainé par le moteur-réducteur sur
lequel sont montées les
brides d'entraînements pour les roues dentées.
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14. Chaîne: Chaîne qui entraine le balais et sur laquelle est montée le bloc
de guidage et les supports
de balais.
15. Roue dentée: Roue montée sur la bride d'entraînement qui entraîne la
chaîne
16. Roue libre: Roue montée sur l'arbre de roue libre ajustable. Cette roue
est libre et sert seulement à
guider la chaîne et à ajuster la tension dans celle-ci. Cette roue peut ou non
avoir des dents.
17. Pivot: Tige qui sert à fixer les supports de balais et le patin de guidage
sur la chaîne. Elle sert de
pivot pour permettre de maintenir le bras en position verticale
Les variantes envisagées du système sont basées l'utilisation de différents
matériaux pour les
composantes: par exemple: plastique, acier inoxydable, aluminium, bronze,
acier, etc . De plus, la
structure du cadre peut varier selon les dimensions des bassins, les guides
fixes et patins de guidage
vont avoir une configuration s'adaptant au design du cadre. Des limiteurs de
course peuvent être
ajoutés au mécanisme pour contrôler la position d'arrêt du balais lors de son
cycle de nettoyage. Le
balais mécanique d'écumes peut aussi être automatisé et programmé de façon à
être synchronisé avec
l'opération du déversoir ou du mécanisme de collecte des débris sur le canal
de collecte.
6. 0 Description des éléments optionnels
Tous les éléments mentionnés au point 5.0 sont essentiels au fonctionnement de
l'invention
7.0 Description des conditions où l'équipement ne fonctionne pas ou qu'il ne
donne pas de bons
résultats
1- Normalement, l'invention est utilisée sur des bassins avec un niveau d'eau
constant.
L'invention permet une variation du niveau mais a une limite de fonctionnement
si la variation
est trop importante. Un réajustement de la hauteur du balais devient alors
nécessaire et
implique un travail par un opérateur sur le canal pour réajuster les
composantes.
8.0 Document relatif à des équipements antérieurs qui ont rapport avec
l'invention
U.S. PATENT 5,057,219
U.S. PATENT 4,054,520
U.S. PATENT 3,872,017
