FR2473901A1 - FLUID AND SLUDGE MIXER APPARATUS - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL MELANGEUR. L'APPAREIL EST CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND UNE CUVE CYLINDRIQUE 12, UN AGITATEUR 14 MONTE SUR UN ARBRE 13 DISPOSE AXIALEMENT DANS LA CUVE ET DONT L'AXE EST DECALE RADIALEMENT PAR RAPPORT A L'AXE DE LA CUVE D'UNE DISTANCE COMPRISE ENTRE ENVIRON 110 ET 14 DU DIAMETRE DE CUVE, L'AGITATEUR COMPORTANT QUATRE PALES 15 QUI SONT REPARTIES A INTERVALLES ANGULAIRES EGAUX ET QUI SONT POURVUES D'UN ANGLE DE PAS DE 45, AU MOINS DEUX DEFLECTEURS 17 ETANT FIXES SUR LA PAROI INTERIEURE DE LA CUVE 12 AVEC UN ESPACEMENT EGAL A 150, DU DIAMETRE DE CUVE. APPLICATION A LA FABRICATION D'ELASTOMERES.THE INVENTION RELATES TO A MIXING APPARATUS. THE APPARATUS IS CHARACTERIZED IN THAT IT INCLUDES A CYLINDRICAL TANK 12, AN AGITATOR 14 MOUNTED ON A SHAFT 13 ARRANGED AXIALLY IN THE TANK AND WHOSE AXIS IS RADIALLY OFFSET WITH THE TANK AXIS BY A DISTANCE INCLUDED BETWEEN APPROXIMATELY 110 AND 14 OF THE TANK DIAMETER, THE AGITATOR INCLUDING FOUR BLADES 15 WHICH ARE DISTRIBUTED AT EQUAL ANGULAR INTERVALS AND WHICH ARE PROVIDED WITH AN ANGLE OF 45 STEPS, AT LEAST TWO DEFLECTORS 17 BE FIXED ON THE INSIDE WALL OF TANK 12 WITH A SPACING EQUAL TO 150, TANK DIAMETER. APPLICATION TO THE MANUFACTURING OF ELASTOMERS.
Description
La présente invention concerne un appareil mélangeur comprenant une cuveThe present invention relates to a mixing apparatus comprising a tank
mélangeuse contenant un agitateur excentré et utilisant également de préférence au moins deux déflecteurs partiels, ladite cuve étant utilisable en particulier, mais non de façon limitée, au mélange de boues à particules mixing machine containing an eccentric stirrer and also preferably using at least two partial deflectors, said vessel being usable in particular, but not to a limited extent, in the particulate sludge mixture
en flottation.in flotation.
En général,il est très important de mélanger effica- In general, it is very important to mix efficiently
cement les boues à particules en flottation dans de nombreux processus opératoires, comme par exemple dans la fabrication dcélastomères. Dans un tel processus, des particules de polymère en flottation sous la forme d'une boue aqueuse sont introduites dans un tambour à boue intervenant dans les étages de traitements finals puis dans les extrudeuses de produit. La fonction principale du tambour est de former Flotation particle sludge is used in many processes, such as in the manufacture of elastomers. In such a process, flotation polymer particles in the form of an aqueous slurry are introduced into a sludge drum operating in the final processing stages and then in the product extruders. The main function of the drum is to train
une boue uniforme et de l'introduire dans les extrudeuses. a uniform mud and introduce it into the extruders.
Le tambour à boue constitue également un tampon d'absorption et d'engorgement entre les étages de polymérisation/de traitement final/d lides. Le mélange de ces particules flottantes constitue également une opération importante pendant d'autres processus chimiques,,par exemple pendant la dissolution de particules de polymère lors du traitement d'additifs pour The sludge drum also constitutes an absorption and clogging buffer between the polymerization / final treatment / liquid stages. The mixing of these floating particles is also an important operation during other chemical processes, for example during the dissolution of polymer particles during the treatment of additives for
huiles de lubrification.lubricating oils.
LeS systèmesutilisésà l'heure actuelle pour mélanger ces boues de particules en flottation comprennent généralement 2une cuve à dé fLecteurs servant à recevoir la boue et contenant des moyens pour assurer l'agitation de la boue,par exemple,un Systems currently used for mixing such sludge with flotation particles generally include a sludge tank for receiving the sludge and containing means for agitating the sludge, for example, a sludge tank.
dispositif d'agitation à turbine à une ou plusieurs pales. turbine stirring device with one or more blades.
Théoriquement, de tets systèmes doivent produire des boues homogènes et concentrées en particules, ils doivent empêcher une agglomération de solides dans des zones de la cuve, ce qui pourrait provoquer une obstruction des sorties Theoretically, all systems must produce homogeneous sludge and concentrate in particles, they must prevent an agglomeration of solids in areas of the tank, which could cause an obstruction of the outlets
de cette dernière, et en outre il doit se produire une varia- of the latter, and there must also be a
tion relativement constante de la concentration de la boue transférée vers les extrudeuses lors ce variations du niveau de boue dans La cuve. En fonction de la tendance actuelle aux économies d'énergie, il est également souhaitable relatively constant concentration of the sludge transferred to the extruders during this variation of the level of sludge in the tank. Depending on the current trend towards energy savings, it is also desirable
que ces systèmes consomment peu d'énergie. that these systems consume little energy.
Des tentatives faites par Le passé pour créer des systèmes mélangeurs efficaces ont consisté à utiliser des cuves de boue non. pourvues de déflecteurs et comportant un agitateur central destiné à produire un tourbillon central dans la cuve. Cependant,on a trouvé que ces cuves présen- taient différents inconvénients, notamment l'obligation de faire appel à des vitesses de mélange assez élevées, ce qui se traduit par une consommation d'énergie supérieure à la normale et /P ne concentration de particules entre la base du tourbillon et le haut de l'agitateur créant ce tourbillon. Dans les conceptions connues de mélangeurs utilisant des déflecteurs,on a utilisé des déflecteIPrggui s'étendent verticalement sur toute la longueur des parois de la cuve Attempts made in the past to create efficient mixing systems have involved the use of non-sludge tanks. provided with baffles and having a central agitator for producing a central vortex in the vessel. However, these tanks have been found to have various disadvantages, including the requirement to use relatively high mixing speeds, which results in higher than normal energy consumption and particle concentration. between the base of the vortex and the top of the agitator creating this vortex. In known designs of mixers using deflectors, deflectIPrggui have been used to extend vertically along the entire length of the walls of the vessel.
en des endroits espacés et qui s'étendent également radiale- at spaced locations that also extend radially
ment sur une distance égale à 1/10/, us du diamètre de la over a distance equal to 1/10 /, us of the diameter of the
cuve. Ce type de déflecteur s'étendant sur toute la lon- tank. This type of deflector extends over the entire length of
gueur de la cuve élimine la formation de tourbillon et de lorsque the vat eliminates vortex formation and when
turbulence, excepté / la surface du liquide est très pro- turbulence, except / the surface of the liquid is very
che de la partie supérieure de l'agitateur. On connaît également d'autres dispositifs mélangeurs dans lesquels des déflecteurs sont placés sur ou à proximité du fond de la cuve, from the upper part of the agitator. Other mixing devices are also known in which baffles are placed on or near the bottom of the tank,
au centre de la cuve,ou bierannulairement autour de l'agita- in the center of the tank, or bierannularly around the agita-
teur dans la zone correspondant à la surface du liquide. in the area corresponding to the surface of the liquid.
On a également décrit une combinaison de déflecteurs A combination of baffles has also been described
partiels et d'un agitateur central dans un système mélangeur. and a central stirrer in a mixing system.
Par exempledans le brevet desEUA No 4.150.900 on décrit un système mélangeur perfectionné qui utilise des déflecteurs For example, US Pat. No. 4,150,900 discloses an improved mixing system which uses deflectors.
partiels et un agitateur central dans une cuve mélangeuse. and a central stirrer in a mixing tank.
Les déflecteurs partiels décrits dans ce brevet sont The partial deflectors described in this patent are
constitués par de petites plaques triangulaires ou rectangu- formed by small triangular or rectangular plates
laires qui sont placées dans différentes positions dans la cuve mélangeuse. Ces déflecteurs sont fixés sur la périphérie de la surface intérieure de cuve et ils sont de préférence which are placed in different positions in the mixing tank. These baffles are fixed on the periphery of the inner vessel surface and they are preferably
places juste en dessous du niveau superficiel de liquide. places just below the superficial level of liquid.
24739a1 Dans le cas des cuves mélangeuses de niveau variable,on utilise des déflecteurs partiels fixes se présentant sous la forme de plaquettes rectangulaires allongées étroites qui sont placées dans des positions adjacentes à la paroi de cuve et qui s'étendent depuis le niveau maximal de liqui- 24739a1 In the case of variable-level mixing vessels, fixed partial deflectors in the form of narrow elongated rectangular plates placed in positions adjacent to the cell wall and extending from the maximum liquid level are used. -
de jusqu'au fond de la cuve. Lorsqu'on utilise des déflec- from the bottom of the tank. When deflections are used
teurs triangulaires, on peut déterminer les dimensions de chacun d'eux en prévoyant une branche horizontale qui est comprise entre 10 et 15% du diamètre de cuve et une branche verticale qui est comprise entre 15 et 20% du diamètre de cuve. Lorsqu'on utilise des déflecteurs rectangulaires, on choisit les dimensions de chaque déflecteur de manière que la somme des surfaces des déflecteurs soit égale à la With triangular heads, the dimensions of each of them can be determined by providing a horizontal branch which is between 10 and 15% of the tank diameter and a vertical branch which is between 15 and 20% of the tank diameter. When rectangular deflectors are used, the dimensions of each deflector are chosen so that the sum of the surfaces of the deflectors is equal to
surface totale de quatre déflecteurs de configuration trian- total area of four deflectors of
gulaire. Si on utilise quatre déflecteurs partiels de forme rectangulaire, la largeur des rectangles dans la direction radiale doit être approximativement de 2% ou 1/50 gular. If four rectangular partial deflectors are used, the width of the rectangles in the radial direction should be approximately 2% or 1/50
du diamètre de cuve.the diameter of the tank.
Dans l'article The Suspension of Floating Solids in Stirred Vessels, G.E. H. Joosten et al,Trans.I. Chem.E.55, In the article The Suspension of Floating Solids in Stirred Vessels, G. E. H. Joosten et al., Trans. Chem.E.55,
(22 Juillet 1977), on a décrit un certain nombre d'expérien- (July 22, 1977), a number of experiments have been described
ces qui ont été faites en utilisant des récipients à déflec- those that were made using deflection vessels
teurs et sans déflecteurs équipés d'un agitateur central and without deflectors equipped with a central stirrer
pour déterminer leur influence sur la formation de suspen- to determine their influence on the formation of suspen-
sions de particules en flottation dans un liquide. On a trouvé que le régime optimal d'écoulement pour la mise en suspension des particules flottantes consistait à faire tourner rapidement le liquide tout en perturbant sa rotation à l'aide d'un seul déflecteur ayant une largeur égale à fois 0,2 le diamètre du récipient, ce déflecteur étant immergé, depuis la surface supérieure/lquide,jusqu'à une profondeur fois égale à 0, 3/le diamètre du récipients particles in flotation in a liquid. It has been found that the optimum flow regime for suspending floating particles is to rapidly rotate the liquid while disrupting its rotation with a single baffle having a width equal to 0.2 times the diameter. of the container, this deflector being immersed, from the upper surface / lquide, to a depth times equal to 0, 3 / the diameter of the containers
La présente invention concerne un appareil mélan- The present invention relates to a mixing apparatus
geur comprenant une cuve cylindrique pourvue d'un dispositif agitateur à turbine à pales et à pompage descendant, l'arbre du dispositif agitateur étant décalé radialement par rapport à l'axe central de la cuve d'une distance comprising a cylindrical vessel provided with a blade-fan and down-pump agitator device, the agitator shaft being radially offset from the central axis of the vessel a distance
24739'0124739'01
comprise entre environ 1/10 et 1/4 du diamètre de cuve. between about 1/10 and 1/4 of the vessel diameter.
En utilisant un tel agitateur excentré, on a trouvé qu'on pouvait assurer un mélange efficace de boues à particules flottantes tout en'réalisant des économies d'énergie d'environ 38% par comparaison à des agitateurs disposés Using such an eccentric stirrer, it has been found that efficient mixing of floating particle sludge can be achieved while achieving energy savings of about 38% compared to agitators arranged
au centre ou axialement.in the center or axially.
L'appareil est également équipé d'au moins deux déflecteurs partiels, de préférence de quatre déflecteurs partiels, répartis à intervalles égaux sur la périphérie intérieure de la cuve. De tels déflecteurs partiels The apparatus is also equipped with at least two partial deflectors, preferably four partial deflectors, distributed at equal intervals on the inner periphery of the vessel. Such partial deflectors
sont constitués par des éléments verticaux de forme rectangu- consist of vertical elements of rectangular shape
laire ou triangulaire qui sont fixés sur la paroi intérieure de la cuve et qui s'étendent essentiellement depuis le fond de cette cuve jusqu'àLa hauteur maximale de boues dans cette dernière, chaque déflecteur ayant une largeur radiale qui or triangular which are fixed on the inner wall of the tank and which extend essentially from the bottom of this tank toThe maximum height of sludge in the latter, each deflector having a radial width which
est comprise entre 1/36 et 1/100 du diamètre de cuve. is between 1/36 and 1/100 of the tank diameter.
Il est particulièrement avantageux de prévoir quatre déflec- It is particularly advantageous to provide four deflections
teurs partiels de forme rectangulaire, qui sont répartis à intervalles égaux et qui ont une largeur radiale correspondant à environ 1/50 du diamètre de cuve. Un tel ensemble de déflecteurs partiels permet d'obtenir, en coopération avec un agitateur excentré à pompage descendant, des b88g7s9rées particules qui sont homogènes et dont les caractéristiques ne sont pas notablement modifiées lors de variations du niveau de boues dans la cuve. Egalement un tel appareil permet d'établir une excellente dispersion et une bonne mise en contact de systèmes tels que par exemple des liquides non miscibles, des gaz et des liquidesainsi que des gaz et des boues. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention Rectangular shaped partial members, which are distributed at equal intervals and have a radial width corresponding to about 1/50 of the vessel diameter. Such a set of partial deflectors makes it possible to obtain, in cooperation with an off-center down-pump, homogenous particles which are homogeneous and whose characteristics are not appreciably modified during variations in the level of sludge in the tank. Also such an apparatus makes it possible to establish an excellent dispersion and good contact between systems such as for example immiscible liquids, gases and liquids as well as gases and sludges. Other advantages and characteristics of the invention
seront mis en évidence dans la suite de la description, will be highlighted in the following description,
donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig.1 et 2 sont respectivement une vue latérale et une vue en plan d'un mode préféré de réalisation d'un appareil mélangeur conforme à l'invention,comportant un agitateur excentré et quatre déflecteurs partiels répartis à intervalles égaux; given by way of nonlimiting example, with reference to the accompanying drawings in which: Fig.1 and 2 are respectively a side view and a plan view of a preferred embodiment of a mixing apparatus according to the invention, comprising an eccentric stirrer and four partial deflectors distributed at equal intervals;
24?79'0124? 79'01
Fig.3 est une vue en plan d'un appareil mélangeur non équipé de déflecteurs et comportant un agitateur excentré, une série de positions de défLecteurs étant indiquée par Fig. 3 is a plan view of a mixing apparatus not equipped with baffles and having an eccentric stirrer, a series of deflector positions being indicated by
des références numériques sur la circonférence de la cuve. numerical references on the circumference of the tank.
Sur les figures 1 et 2,on a représenté un mode préféré de réalisation d'un appareil mélangeur 11 conforme In FIGS. 1 and 2, there is shown a preferred embodiment of a mixer device 11 that complies with
à l'invention, qui comprend une cuve cylindrique 12. to the invention, which comprises a cylindrical vessel 12.
Un arbre d'agitateur 13 est disposé axialement dans la cuve et il est décalé par rapport à l'axe de cette dernière, comme indiqué par les lignes en traits interrompus, d'une distance d comprise entre environ 1/10 et 1/4 du diamètre de la cuve. La partie supérieure de /i'g pfteur 13 est reliée1 un moyen d'entraînement en rotation An agitator shaft 13 is axially disposed in the vessel and is offset from the axis of the latter, as indicated by the dashed lines, with a distance d of between about 1/10 and 1/4 the diameter of the tank. The upper part of the feeder 13 is connected to a rotational drive means
(non représenté), tel qu'un moteur électrique. (not shown), such as an electric motor.
luneUn ensemble agitateur 14,monté au centre de l'arbre,représenté 'une /façon générale comme comportant quatre pales de turbine à pompage descendant, réparties à intervalles égaux, inclinées d'un angle de 45c comme indiqué et placées dans des positions adjacentes au fond 19 de la cuve. La partie inférieure 13a de l'arbre d 'agitateur peut être totalement supportée dans le fond 19 de la cuve à l'aide d'un palier à action permanente. Le liquide 16 se trouvant dans la cuve An agitator assembly 14, mounted at the center of the shaft, generally represented as having four downwardly pumped turbine blades, distributed at equal intervals, inclined at an angle of 45c as indicated and placed in positions adjacent to the bottom 19 of the tank. The lower part 13a of the agitator shaft can be fully supported in the bottom 19 of the tank with a permanent action bearing. The liquid 16 in the tank
peut être maintenu à un niveau constant ou variable. can be maintained at a constant or variable level.
IL est prévu quatre déflecteurs partiels 17 de forme rectan- Four partial deflectors 17 of rectangular shape are provided.
gulaire, répartis à intervalles de 900 autour de la paroi intérieure de la cuve et comprenant chacun un élément mince et allongé de forme rectangulaire qui est constitué d'un métal, cet élément s'étendant par exemple depuis la hauteur maximale de la cuve jusqu'en un point juste adjacent au fond de cette dernière. Chaque déflecteur 17 est fixé sur la paroi intérieure de la cuve à l'aide de deux consoles 18 ou d'autres moyens classiques d'assemblage qui sont places respectivement en haut et en bas de chaque déflecteur. La largeur radiale de chaque déflecteur 17 est comprise entre environ 1/36 et 1/100 de la largeur de la cuve et elle est gular, distributed at intervals of 900 around the inner wall of the tank and each comprising a thin and elongated element of rectangular shape which is made of a metal, this element extending for example from the maximum height of the tank up to at a point just adjacent to the bottom of the latter. Each deflector 17 is fixed on the inner wall of the tank using two brackets 18 or other conventional means of assembly which are placed respectively at the top and bottom of each baffle. The radial width of each deflector 17 is between about 1/36 and 1/100 of the width of the tank and is
de préférence d'environ 1/50 de la largeur de la cuve. preferably about 1/50 of the width of the tank.
Les déflecteurs sont espacés de la paroi d'une distance The baffles are spaced from the wall a distance
correspondant à peu près à 1/50 de la largeur de la cuve. corresponding to approximately 1/50 of the width of the tank.
Le diamètre de l'ensemble agitateur 14 est compris entre The diameter of the agitator assembly 14 is between
environ le 1/3 et la moitié du diamètre de la cuve. about 1/3 and half the diameter of the tank.
La figure 3 est une vue en plan d'une cuve à boue Figure 3 is a plan view of a sludge tank
12 contenant un agitateur excentré 13 et elle indique égale- 12 containing an eccentric stirrer 13 and it also indicates
ment seize endroits possibles, espacés les uns des sixteen possible locations, spaced
autres de 22,5 , de positionnement d 'un ou plusieurs dé- others of 22.5, positioning one or more
fiecteurs conformément à la présente invention. Ces positions seront décrites de façon plus détaillée en référence aux in accordance with the present invention. These positions will be described in more detail with reference to
exemples qui vont suivre.examples that will follow.
On a trouvé expérimentalement que l'utilisation d'un agitateur excentré dans une cuve telle que celle décrite ci-dessus pour former des boues de particules en flottation permettait d'obtenir des concentrations de boue sortante bien supérieures à celles de cuves équipées d'un agitateur central. Cependant, l'utilisation de l'invention n'est pas limitée à des processus de mélange de boues de particules en flottation et elle est applicable d'une façon générale comme mentionné ci-dessus, à des liquides non-miscibles} ou à des mélanges de gaz et liquides ou à des mélanges de gaz et de boues. En outre, en utilisant l'agitateur excentré conformément à l'invention, à la place d'un agitateur centré, on peut obtenir le même degré de mélange en adoptant des vitesses périphériques extrêmes moins élevées et par conséquent en consommant moins d'énergie. Cette économie d'énergie peut être de 50 à 80%, par comparaison à des agitateurs centraux à turbines multiples/et à des cuves comportant des déflecteurs s'étendant sur toute la longueur et elle peut également atteindre environ 38% dans le cas It has been found experimentally that the use of an eccentric stirrer in a tank such as that described above to form sludge particles in flotation made it possible to obtain outgoing sludge concentrations that are much greater than those of tanks equipped with a tank. central agitator. However, the use of the invention is not limited to flotation particle sludge mixing processes and is generally applicable, as mentioned above, to immiscible liquids or mixtures of gases and liquids or mixtures of gases and sludges. Furthermore, by using the off-center stirrer according to the invention, in place of a centered stirrer, the same degree of mixing can be obtained by adopting lower extreme peripheral speeds and consequently consuming less energy. This energy saving can be 50 to 80%, compared to multi-turbine central stirrers / and tanks with full-length baffles, and can also be as high as 38% in the case
d'agitateurs à une seule turbine.single-turbine agitators.
En utilisant au moins deux déflecteurs partiels qui sont espacés d'intervalles égaux et qui coopèrent avec un agitateur excentré, on améliore encore l'efficacité de mélange. En utilisant quatre déflecteurs partiels répartis à intervalles égaux,on obtient une efficacité optimale de mélange et les variations de la concentration de boue sortante sont relativement faibles lorsque le niveau By using at least two partial deflectors which are spaced at equal intervals and which cooperate with an off-center stirrer, the mixing efficiency is further improved. By using four partial deflectors distributed at equal intervals, an optimal mixing efficiency is obtained and the variations in the outgoing mud concentration are relatively low when the level
de la boue augmente.mud increases.
On a également trouvé que la largeur radiale de It has also been found that the radial width of
déflecteur constitue un paramètre ayant une influence impor- deflector is a parameter with a significant influence
tante sur l'efficacité du mélangeur de l'invention. on the efficiency of the mixer of the invention.
Pour des largeurs comprises entre environ 1/36 et 1/100 du diamètre de cuve, et de préférence de 1/50 du diamètre For widths between about 1/36 and 1/100 of the tank diameter, and preferably 1/50 of the diameter
de cuve,on a obtenu des boues concentrées et homogènes. of the tank, concentrated and homogeneous sludge was obtained.
Pour des largeurs bien supérieures et bien inférieures aux plages précitées, on a obtenu pour la boue des For widths much greater and well below the aforementioned ranges, the mud has been obtained for
caractéristiques insatisfaisantes.unsatisfactory characteristics.
Dans l'appareil mélangeur selon l'invention, In the mixing apparatus according to the invention,
on peut utiliser de la même façon des déflecteurs triangulai- triangular deflectors can be used in the same way
res, à condition qu'ils comportent des surfaces d'étendue équivalente à celles des déflecteurs partiels res, provided that they have surfaces of equivalent extent to those of the partial deflectors
rectangulaires décrits ci-dessus.rectangular described above.
Pour définir plus complètement la présente invention, on a donné dans la suite des exemples qui n'ont cependant To further define the present invention, examples have been given below which, however, have not been
aucune influence limitative sur l'invention. no limiting influence on the invention.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
Dans cet exemple, et dans les exemples suivants-, on a utilisé une cuve de 0,9 m de diamètre, comportant un fond plat, constituéede Plexiglas et d'une hauteur de 1,8 m. On a monté une turbine d'un diamètre de 0,3 m comportant quatre pales d'une largeur de 54 mm, inclinées de 450 et à pompage descendant, sur un arbre d'agitateur orienté verticalement et décalé par rapport à l'axe de la In this example, and in the following examples, a 0.9 m diameter vessel with a flat bottom consisting of Plexiglas and a height of 1.8 m was used. A turbine with a diameter of 0.3 m was fitted with four blades with a width of 54 mm, inclined by 450 and downwardly pumping, on a shaft of agitator oriented vertically and offset with respect to the axis of the
cuve d'une distance de 90 mm(1/10 du diamètre de cuve). tank with a distance of 90 mm (1/10 of the tank diameter).
On a employé pour assurer l'entraînement de l'agitateur un moteur électrique d'une puissance de 3 CV, pouvant entraîner en rotation l'agitateur, par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse,à des vitesses pouvant atteindre 260 t/mn. On a supporté l'arbre d'agitateur sur le fond de la cuve par l'intermédiaire d'un palier fixe. On a réparti quatre déflecteurs, ayant chacun une largeur égale à 1/50 du diamètre de cuve, à intervalles égaux sur la périphérie intérieure de la cuve, en les espaçant de la paroi de cuve d'une distance égale à 1/50 du diamètre de An electric motor with a power of 3 hp was used to drive the agitator, which could drive the agitator in rotation by means of a variable speed drive at speeds of up to 260 tons / hour. min. The agitator shaft was supported on the bottom of the vessel via a fixed bearing. Four deflectors, each having a width equal to 1/50 of the tank diameter, were distributed at equal intervals over the inner periphery of the tank, spacing them from the tank wall by a distance equal to 1/50 of the diameter. of
cuve. Cet agencement est représenté sur les figures 1 et 2. tank. This arrangement is shown in FIGS. 1 and 2.
On a incorporé à l'arbre un transducteur de couple A torque transducer has been incorporated in the shaft
Vibrac TQ-5120 (gamme 0-3,6 m.kg) pour la mesure du couple. Vibrac TQ-5120 (range 0-3.6 m.kg) for torque measurement.
L'appareil TQ-5120 a été également équipé d'un transducteur magnétique de vitesse produisant 60 impulsions par révolution d'arbre. Cette valeur a été traduite en tours/minute à l'aide d'un fréquencemètre. On a relié une sortie de boue, placée à 127 mm au-dessus du fond de la cuve, à l'entrée d'une pompe à l'aide d'un tuyau de 25mm de diamètre. On a relié la sortie de la pompe à La cuve de façon à établir une boucle de recyclage. Dans tous les exemples, on a utili The TQ-5120 has also been equipped with a magnetic speed transducer producing 60 pulses per shaft revolution. This value has been translated in revolutions per minute using a frequency counter. A sludge outlet, placed 127 mm above the bottom of the tank, was connected to the inlet of a pump using a 25mm diameter pipe. The outlet of the pump was connected to the vessel so as to establish a recycling loop. In all the examples, we used
sé une boue contenant 4% en poids de granules de polypro- a sludge containing 4% by weight of polyproton granules
pylène de 3,2 mm dans de l'eau. On a mesuré La concentra- 3.2 mm pylene in water. The concentration was measured
tion de la boue sortante par des prises d'échantillons effectuées dans la bouclcîe recyclage débouchant dans la outgoing sludge by taking samples from the recycling loop leading to the
cuve. On a filtré des granules de chaque échantillon et - tank. Granules of each sample were filtered and -
on les a pesés et en outre on a mesuré le volume d'eau pour we weighed them and in addition we measured the volume of water for
déterminer la concentration de l'écoulement sortant. determine the concentration of the outflow.
Dans cet exemple,on a effectué une comparaison des caractéristiques de mélange entre l'agitateur excentré etun agitateur centré utilisé dans la même cuve et comportant le même pas et la même largeur de pales que l'agitateur excentré. On a adopté pour les deux types d'agitateur des vitesses de 200 et de 225 t/mn. On a déterminé les concentrations de la boue sortante pour les deux agitateurs en l'exprimant par le pourcentage de concentration apparente pour différents niveaux de boue dans la cuve, mesurés In this example, a comparison of the mixing characteristics between the off-center stirrer and a centered stirrer used in the same vessel and having the same pitch and the same blade width as the off-center stirrer was performed. Both speeds of 200 and 225 rpm were adopted for both types of agitators. Outlet sludge concentrations for both agitators were determined by the apparent percent concentration for different sludge levels in the tank, measured
par le pourcentage (%) de la hauteur totale de la cuve. by the percentage (%) of the total height of the tank.
Les résultats sont donnés au tableau 1 ci-dessous. The results are given in Table 1 below.
TABLEAU 1TABLE 1
Niveau de boue CONCENTRATION DE BOUE SORTANTE(% de % de La hauteur concentration apparente) (% de la hauteur agitateur agitateur excentré totale) centré vitesse(t/mn2 vitesse(t/mn) Sludge Level EXTRUDING SLUDGE CONCENTRATION (% of% of Apparent Concentration Height) (% Aggregate Stirrer Total Offset Height) Centered Speed (RPM2 Speed (RPM)
225 - 200 225225 - 200 225
48 56,1 65,6 71,3 74,248 56.1 65.6 71.3 74.2
98 37,9 50,3 58,0 61,898 37.9 50.3 58.0 61.8
Z473901Z473901
Comme l'indique le tableau 1,l'agitateur excentré a permis d'obtenir des concentrations de boue sortante plus élevées, pour chaque niveau de boue que celles obtenues As shown in Table 1, the off-center agitator yielded higher outflow sludge concentrations for each sludge level than those obtained.
avec l'agitateur centré. En outre, la variation de la con- with the agitator centered. In addition, the variation in
centration de boue sortante pour une variation du niveau de boue a été plus faible pour l'agitateur excentré que pour outflow sludge concentration for sludge level variation was lower for the off-axis agitator than for
l'agitateur centré.the agitator centered.
On a ensuite déterminé les vitesses d'agitateur nécessaires pour établir une concentration de boue sortante égale à 60% de la concentration apparenteà la fois pour l'agitateur centré et pour l'agitateur excentré. On a trouvé que, pour obtenir le même degré de mélange, il fallait faire tourner l'agitateur excentré à des vitesses plus basses que l'agitateur centré. La différence entre ces The stirrer rates necessary to establish an outflow sludge concentration of 60% of the apparent concentration were then determined for both the centrally and eccentric agitators. It was found that in order to achieve the same degree of mixing, the off-center agitator had to be rotated at lower speeds than the centric agitator. The difference between these
vitesses a diminué à mesure que le niveau de boue a augmenté. speeds decreased as the level of sludge increased.
Pour la conception de cuves décrite ci-dessus,le niveau maximal de la boue a été de 93%, ce qui correspond à une réduction de vitesse de 14% entre l'agitateur excentré et l'agitateur centré. Cela permet de réaliser des économies For the tank design described above, the maximum sludge level was 93%, which corresponds to a 14% reduction in speed between the off-center agitator and the centered agitator. This saves money
d'énergie d'environ 38%.about 38% energy.
EXEMPLE 2EXAMPLE 2
Dans cet exemple, on a déterminé la concentration de la boue sortante, mesurée par le pourcentage de la concentration apparente, pour un niveau de boue de 83%, en utiLisant la cuve et l'ensemble des déflecteurs décrits dans l'exemple 1, excepté que l'on a utilisé un ensemble agitateur comportant une turbine à pales de 38 cm de diamètre, l'arbre d'agitateur étant décalé d'une distance égale à 0,225 fois le diamètre de cuve. On a adopté pour l'agitateur des vitesses de 125 et 150 t/mn. Le tableau 2 donne un In this example, the outflow sludge concentration, as measured by the percent of apparent concentration, was determined for a mud level of 83%, using the vessel and all baffles described in Example 1 except that an agitator assembly having a blade impeller of 38 cm in diameter was used, the agitator shaft being offset by a distance equal to 0.225 times the vessel diameter. The agitator was fitted with speeds of 125 and 150 rpm. Table 2 gives a
résumé des résultats.summary of results.
TABLEAU 2TABLE 2
VITESSE D'AGITATEUR CONCENTRATION DE BOUE SORTANTE AGITATOR SPEED CONCENTRATION OF OUTGOING MUD
(t/mn) (% de concentration apparente) (rpm) (% apparent concentration)
6666
7676
Comme le montre le tableau 2, on a obtenu de hautes concentrations pour la boue sortante pour chacune des vitesses en utilisant un agitateur excentré d'une distance As shown in Table 2, high concentrations were obtained for the outgoing sludge for each of the speeds using an off-center stirrer a distance
correspondant approximativement au 1/4 du diamètre de cuve. corresponding approximately to 1/4 of the tank diameter.
EXEMPLE 3EXAMPLE 3
Dans cet exemple, on a réparti une série de quatre In this example, a series of four
déflecteurs partiels espacés d'intervalles égaux, comme indi- partial deflectors spaced at equal intervals, as indicated
qué sur la figure 1, autour de la paroi intérieure de la cuve dans les positions suivantes indiquées sur la figure 3: Série A - positions 1, 5,9 et 13 Série B - positions 2, 6, 10 et 14 Série C - positions 3,7, 11 et 15 Série D - positions 4,8, 12 et 16 Dans chaque série, on a fait varier la largeur de déflecteur en lui donnant des valeurs respectives de 1/36, 1/50 et 1/100 du diamètre de cuve, c'est-à-dire de 9 mm, 18 mm et 25 mm. On a fait tourner l'agitateur excentré à des vitesses de 200 et 225 t/mn. On a déterminé pour chaque largeur de déflecteur de chaque série les concentrations de la boue sortante,mesurées par le pourcentage de concentration apparente. Le niveau de boue a été 1, around the inner wall of the tank in the following positions shown in Figure 3: Series A - Positions 1, 5, 9 and 13 Series B - Positions 2, 6, 10 and 14 Series C - Positions 3.7, 11 and 15 Series D - positions 4.8, 12 and 16 In each series, the deflector width was varied giving it values of 1/36, 1/50 and 1/100 of the diameter respectively vat, that is to say 9 mm, 18 mm and 25 mm. The eccentric stirrer was rotated at speeds of 200 and 225 rpm. For each deflector width of each series, the concentrations of the outgoing sludge as measured by the apparent concentration percentage were determined. The level of mud has been
de 100% de la hauteur totale de cuve. Le tableau 3 ci- 100% of the total tank height. Table 3 below
après donne le condensé des résultats. after gives the condensed results.
Comme le montre le tableau 3,des largeurs de déflec- As shown in Table 3, deflection widths
teur allant de 1/36 à 1/100 du diamètre de cuve ont permis d'obtenir, en coopération avec un agitateur excentré,un from 1/36 to 1/100 of the tank diameter have made it possible, in cooperation with an eccentric stirrer, to obtain
mélange efficace. Cependant, il est particulièrement avanta- effective mixing. However, it is particularly
geux de donner au déflecteur une largeur correspondant à 1/50 du diamètre de cuvepuisqu'on obtient pour cette valeur de plus fortes concentrations de la boue sortante aux vitesses utilisées. Les positions des déflecteurs n'ont pas fait varier les concentrations de la boue sortante In order to provide the deflector with a width corresponding to 1/50 of the tank diameter, this value gives higher concentrations of the outgoing sludge at the speeds used. The positions of the deflectors did not vary the concentrations of the outgoing sludge
dans des proportions importantes.in important proportions.
EXEMPLE 4EXAMPLE 4
Dans cet exemple, on a mesuré l'influence du niveau de la In this example, the influence of the level of the
boue sur la concentration à la sortie en utilisant respecti- mud on the concentration at the outlet using respectively
vement deux -, quatre déflecteurs partiels avec un agitateur excentré, comme indiqué sur la figure 1, two, four partial deflectors with an eccentric stirrer, as shown in Figure 1,
247390 1247390 1
1 1 ces déflecteurs ayant une largeur radiale égale à 1/50 du diamètre de cuve. Pour chaque agencement de déflecteurs, on a fait monter le niveau de/boue respectivement jusqu'à 28%, 46% et 100% de la hauteur totale de cuve et on a mesuré les concentrations de la boue sortante pour des vitesses d'agitateur de 200 et 225 t/mn. Le tableau 4 donne 1 1 these deflectors having a radial width equal to 1/50 of the vessel diameter. For each baffle arrangement, the sludge level was respectively raised to 28%, 46% and 100% of the total vessel height and the concentrations of the outgoing sludge were measured for stirrer speeds. 200 and 225 rpm. Table 4 gives
un condensé des résultats.a summary of the results.
Avec deux déflecteurs,la concentration de la boue sortante a augmenté depuis environ 20% jusqu'à 90% de la concentration apparente lorsque le niveau de boue a monté d'environ 30% à 100%. Avec quatre déflecteurs,la concentration de la boue sortante a diminué d'environ % à 60% pour la même plage de niveaux de boue. Cela montre qu'un ensemble à quatre déflecteurs est préférable à un ensemble à deux déflecteurs pour des boues à particules flottantes du fait de la variation relativement faible de la concentration de la boue sortante lors d'une With two baffles, the concentration of the outgoing sludge has increased from about 20% up to 90% of the apparent concentration when the sludge level has risen from about 30% to 100%. With four baffles, the concentration of outgoing sludge decreased by approximately 60% for the same range of mud levels. This shows that a four-baffle assembly is preferable to a two-baffle assembly for floating-particle sludges because of the relatively small variation in the concentration of the outgoing sludge at a time.
variation de son niveau dans la cuve. variation of its level in the tank.
TABLEAU 3TABLE 3
concentration apparente en utilisant quatre detlecteurs Série A Série B Série C Série D vitesse Largeur de déflecteur largeur de déflecteur Largeur de défLec- Largeur de déflec t/mn (mm) (mm) teur (mm) teur (mm) apparent concentration using four Series A Series B Series D series D Series B Speed deflector deflector width deflector width deflec deflec rpm (mm) (mm) tor (mm) tor (mm)
9 18 25 9 18 25 9 18 25 9 18 259 18 25 9 18 25 9 18 25 9 18 25
225 37,0 54,8 22,3 46,8 65,3 32,5 46,0 58,8 24,0 45,8 61,8 37,0 225 37.0 54.8 22.3 46.8 65.3 32.5 46.0 58.8 24.0 45.8 61.8 37.0
260 49,5 71,3 45,8 49,8 56,0 52,8 p1,8 64,5 41,0 51,8 61,0 46,3 260 49.5 71.3 45.8 49.8 56.0 52.8 p1.8 64.5 41.0 51.8 61.0 46.3
TABLEAU 4TABLE 4
Concentration de la boue sortante (% de concentration apparente) vitesse d'a- 2 déflecteurs 4 déflecteurs gitateur niveau de boue (% de hauteur niveau de boue (% de hauteur totale de cuve) t/mn totale de cuve) Concentration of the outgoing sludge (% of apparent concentration) velocity of a- 2 deflectors 4 deflectors sludge level sludge (% of height sludge level (% of total tank height) total rpm of tank)
28 46 100 28 46 10028 46 100 28 46 100
19,5 41,8 72,3 74,5 71,3 58,019.5 41.8 72.3 74.5 71.3 58.0
225 35,5 89,0. 74,3 61,8225 35.5 89.0. 74.3 61.8
Concentration de la boue sortante,exprimée par le pourcentage de NI ru o à Concentration of outgoing sludge, expressed as the percentage of NI ru o at
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