PL164365B1 - Plywajace urzadzenie napowietrzajace PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Plywajace urzadzenie napowietrzajace do wprowadzania powietrza do wody, zwlaszcza do osadnika na osad czynny, z co najmniej jednym przewodem do doprowadzania powietrza, biegna- cym przy powierzchni wody, oraz z co najmniej jednym napowietrznikiem dennym wprowadzaja- cym powietrze do wody, który jest zawieszony pod powierzchnia wody za posrednictwem plywaka, umieszczonego na przewodzie do doprowadzania powietrza, oraz co najmniej jednego przewodu laczacego, odgaleziajacego sie od przewodu do doprowadzania powietrza, znamienne tym, ze przewód do doprowadzania powietrza ma postac ciaglego przewodu wezowego (3) oraz, ze plywak zawiera co najmniej dwa elementy ksztaltowe (6,7), tworzace elementy wyporowe, które sa osadzone na przewodzie wezowym (3) i polaczone ze soba, które to elementy otaczaja calkowicie lub czesciowo przewód wezowy (3) w otworze przelotowym (9), utworzonym przez elementy ksztaltowe. FIG. 2 PL PL PL

Description

Przedmiot wąnnlnzku stanowi pływające urządzenie napowietrzające do wprowadzani. powietrz. do wody, z eo najmniej jednym przewodem do doprowadzania powietrza, biegnącym na powierzchni wody, oraz z eo najmniej jednym naeowietrzyikiem dennym, który jest umieszczony za pośrednictwem pływaka, osadzonego na przewodzie do doprowadzania powietrza, oraz co naj mniej jednego przewodu łączącego, odgałęziającego się od przewodu do doprowadzania powietrza, w sposób zawieszony poniżej powierzchni wody, aby doprowadzić tam powietrze do wnętrza wody.

Pływające urządzenie napowietrzające tego rodzaju zostało opisane w dwu niemickich opisach wyłożeniowych nr 2 834 899 i 3 227 672, dotyczących tego samego zgłaszającego. Szczególna właściwość wprowadzania powietrza do wody za pomocą tego rodzaju pływających urządzeń napowietrzających, zwłaszcza w celu klarowania i biologicznego oczyszczania wód w tzw. osadnikach na osad czynny, polega na tym, że możliwe jest efektywne oczyszczanie wód przy bardzo małym zużyciu energii. Pływające urządzenia napowietrzające zawierają przewody, które znajdując się w pewnej odległości nad poddawaną napowietrzaniu częścią osadników, są tak osadzone względem siebie, iż widoczne na powierzchni wody przewody wykonują poziomy ruch wędrujący tam i z powrotem. Od tych przewodów odgałęziają się przewody łączące do napowietrzników dennych, które wprowadzają powietrze do wody poniżej jej powierzchni. Gdy w niniejszym tekście mowa jest o powietrzu, rozumie się przez to ogólnie gazy, np. O2 lub też mieszaniny gazowe, które należy wprowadzać w specjalnych przypadkach zastosowania.

Wskutek ruchu postępowo-zwrotnego przewodów, doprowadzających powietrze, wędrują również napowietrzni^ denne pod powierzchnią wody tam i z powrotem, obejmując w ten sposób swym działaniem cały obszar objętości, co przyczynia się do bardzo równomiernego wprowadzania tlenu. Ruch wędrujący tych pływających urządzeń napowietrzających, określanych również mianem łańcuchów napowietrzających, powstaje samorzutnie dzięki wprowadzaniu powietrza za pośrednictwem yapowietrzyików dennych, tak iż nie jest wymagany obcy napęd. Na temat dalszych szczegółów, dotyczących tego problemu można powołać się na obydwa wymienione powyżej opisy wyłożeniowe.

W znanych rozwiązaniach przewody do doprowadzania powietrza składają się z odcinków węża, które w miejscach, gdzie odgałęziają w wodę doprowadzenia do yapowieąrzyików dennych, są przerwane przez odcinki rurowe oraz umieszczone na nich pływaki. Poszczególne odcinki węża mocuje się w znany sposób na odcinkach rurowych za pomocą opasek zaciskowych itp. Odcinki rurowe mają kształt litery T, przy czym pionowa część służy jako króciec przyłączeniowy dla przewodu łączącego, prowadzącego do napowietrz^ków dennych.

System ten okazał się wprawdzie w zasadzie funkcjonalnym z punktu widzenia ruchu postępowo-zwrotnego pływających urządzeń napowietrzających oraz pod względem osiągalnego w ten sposób biologicznego działania oczyszczającego, okazało się jednak, że sposób rozmieszczenia pływaków jest wadliwy. Należy przy tym uwzględnić, że pływające urządzenia napowietrzające muszą mieć często dużą długość, np. od 30 do 50 m, aby móc przebiegać w osadniku od jednej strony do drugiej. Wskutek tego nie tylko podczas montażu, lecz także podczas eksploatacji działają znaczne siły na miejsce połączenia odcinków wężowych przewodu do doprowadzania powietrza z odcinkami rurowymi, dookoła których natryskane są pływaki jako elementy z tworzywa piankowego. Prowadzi to często do uszkodzeń miejsc połączenia tak, iż przewody stają się tam nieszczelne, a wreszcie nieprzydatne, gdy zostają np. całkowicie rozerwane. Następuje wówczas unieruchomienie całego odpowiedniego łańcucha pływających urządzeń napowietrzających, co w końcu stawia pod znakiem zapytania pracę i biologię całego osadnika, a nierzadko doprowadza do całkowitego wypadnięcia z ruchu w sposób yieynprawialyą, tak, iż należy ponownie odbudowywać w ramach długotrwałego procesu osad czynny. Naprawa tych miejsc jest

164 365 kłopotliwa, ponieważ w tym celu bądź należy spuścić wodę z osadnika, bądź też należy podjechać do odpowiednich miejsc za pomocą łodzi pneumatycznych, aby wtedy przeprowadzić tam naprawę na miejscu. Szczególnie niekorzystne oddziaływanie ma przy tym także osad, wchodzący do przewodów w przypadku ich rozłączenia się i mogący przyczyniać się do powstawania zatykania przewodów.

Inna wada polega na tym, że podczas napraw występuje każdorazowo niebezpieczeństwo skaleczenia się osoby, wykonującej naprawę. W szczególności dochodzi często do mniejszych skaleczeń przy dokręcaniu opasek zaciskowych w miejscach połączenia wskutek ześlizgnięcia się śrubokręta lub też na krawędziach wystających nakładek na tych opaskach, co jest szczególnie niebezpieczne z tego powodu, że w tego rodzaju osadnikach znajduje się nieprzebrana ilość szkodliwych bakterii, które mogą wywołać u monterów zakażenie krwi itp.

Ponadto kosztowne jest wykonanie pływaków jako natryskanych dokoła teowej kształtki rurowej elementów z tworzywa piankowego, które są powleczone ze wszystkich stron smołą.

W związku z tym zadaniem wynalazku jest dalsze udoskonalenie pływających urządzeń napowietrzających wymienionego rodzaju, zwłaszcza pod względem kosztów wytwarzania, lecz także konserwacji napraw i niezawodności działania.

Zadanie to rozwiązuje się w pływającym urządzeniu napowietrzającym wymienionego na wstępie rodzaju w ten sposób, że przewód do doprowadzania powietrza ma postać ciągłego przewodu wężowego oraz, że pływak zawiera co najmniej dwa elementy kształtowe, tworzące ciała wyporowe, które są osadzone na przewodzie wężowym i są połączone ze sobą oraz, które otaczają całkowicie lub częściowo przewód wężowy w otworze przelotowym, utworzonym przez elementy kształtowe.

Przewód do doprowadzania powietrza ma więc postać ciągłego przewodu wężowego. Daje to duże korzyści technologiczne, ponieważ nie należy już przycinać na odpowiednią długość odpowiednich odcinków węża w zależności od miejsca wykorzystania. Należy jedynie przygotować określoną długość węża, niezbędną dla danego miejsca jego użycia. Pływaki można wówczas umieścić w dowolnych miejscach. Również z punktu widzenia stabilności wynikają stąd znaczne korzyści, ponieważ rozerwanie lub utrata szczelności ciągłego przewodu wężowego nie może w praktyce wystąpić. Miejsca połączenia z elementami rurowymi odpadają tu całkowicie. Tym samym odpadają także związane z tym trudności montażowe oraz niebezpieczeństwo skaleczenia się montera.

Prócz tego dzięki ukształtowaniu pływaków w postaci tworzących elementy wyporowe elementów kształtowych, które nasadza się z boku na przewód do doprowadzania powietrza i łączy wzajemnie, możliwy jest niezwykle prosty montaż pływaków w dowolnych miejscach przewodu wężowego. Montaż pływaków można przeprowadzać w prosty sposób na miejscu. W celu zamontowania, należy jedynie nasadzić z boku obydwa elementy kształtowe na przewód wężowy, a następnie po unieruchomieniu, na przykład, ześrubować ze sobą lub tym podobne. Przez otwór przelotowy, utworzony przez elementy kształtowe przechodzi przewód wężowy, przy czym wymiary otworu można tak dopasować do wymiarów przewodu wężowego, że uzyskuje się połączenie cierne pomiędzy wężowym przewodem łączącym a pływakami. Obydwa elementy kształtowe można wytwarzać oddzielnie.

W ramach wynalazku możliwe jest jednak również wykonanie połówek kształtowych, połączonych na jednej krawędzi, tak, iz następnie można objąć przewód wężowy przez ich zamknięcie. Wreszcie można sobie wyobrazić także takie uprzednie połączenie wzajemne elementów kształtowych, że powstaje swego rodzaju pływak, przez który w czasie montażu przetyka się przewód wężowy. Otwór przelotowy nie musi koniecznie być zamkniętym otworem przelotowym, bowiem w ramach wynalazku możliwe jest także nadanie otworowi przelotowemu np. postaci zagłębienia ma w przybliżeniu kształt półokręgu lub trzech czwartych okręgu i przez które następnie mógłby przebiegać przewód wężowy.

We wszystkich przypadkach eliminuje się wymagające dużego nakładu, drogie i zawsze krytyczne miejsce montażowe, związane z opaską zaciskową. Pływaki w postaci elementów kształtowych można z niezwykłą łatwością odlać lub uformować przez rozdmuchiwanie np. z tworzywa sztucznego, przy czym te elementy kształtowe zamyka się następnie hermetycznie i mogą one służyć

164 365 5 dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu jako elementy wyporowe. Oznacza to obniżenie kosztów wytwarzania i zapewnia niemal dowolnie optymalizowany kształt zewnętrzny całego pływaka.

W korzystnej postaci wykonania wynalazku przewiduje się, że jako elementy kształtowe na pływaki przeznaczone są dwie łączone ze sobą wydrążone półłupiny z tworzywa sztucznego. Jako tworzywo sztuczne wchodzi w rachubę w szczególności takie tworzywo, które odznacza się dostateczną odpornością na działanie promieni nadfioletowych, wysokiej temperatury i wody i w związku z tym nadaje się szczególnie do trudnej pracy w osadnikach. Dzięki zastosowaniu dwóch elementów kształtowych osiąga się ponadto jeszcze tę zaletę, że uzyskuje się podwójną niezawodność, gdyż wówczas, kiedy jeden element kształtowy zaczyna przeciekać, drugi zawsze może jeszcze przejąć funkcję nośną. Jako tworzywo sztuczne do wytwarzania pływaków wchodzi w rachubę np. polietylen.

W innej korzystnej postaci wykonania wynalazku przewiduje się, że elementy kształtowe mogą być wzajemnie unieruchamiane. Unieruchamialność nie tylko ułatwia montaż elementów kształtowych, a tym samym pływaków, na przewodzie wężowym, lecz pozwala ona także na ewentualny późniejszy ponowny demontaż pływaków, wymianę w prosty sposób uszkodzonych pływaków i ponowne osadzenie pływaków w dowolnych miejscach.

Dalsze uproszczenie uzyskuje się wówczas, gdy elementy kształtowe mają wspólną krawędź giętką, która biegnie w kierunku przebiegu przewodu do doprowadzania powietrza, i która łączy ze sobą permanentnie te elementy kształtowe. Taka giętka krawędź ma tę zaletę, że utrzymuje elementy kształtowe w odpowiednim przyporządkowaniu wzajemnym, tak iż jeszcze dodatkowemu uproszczeniu ulega umieszczenie elementów kształtowych dookoła przewodu do doprowadzania powietrza oraz ich odpowiednie połączenie. Krawędź giętka może mieć np. postać mostka, który łączy ze sobą obydwie połówki kształtowe. Pływaki można wówczas w prosty sposób zamykać dookoła węża doprowadzającego, przy czym w przypadku unieruchamiania łączonych elementów przyporządkowanie osiąga się automatycznie. Jak już powyżej wspomniano, możliwe jest jednak także trwałe połączenie ze sobą obu elementów kształtowych, tak iż wówczas osadzenie pływaków przeprowadza się przez ich nawleczenie na przewód wężowy.

W dalszej postaci wykonania wynalazku pływak zawiera co najmniej jeden otwór do przyjęcia króćca do odgałęzienia powietrza, odchodzącego od przewodu wężowego. Te króćce do odgałęzienia powietrza mogą w przypadku przewodu do odprowadzania powietrza, wykonanego z materiału gumowego, być tam rozmieszczone w określonych, dowolnych odstępach wzajemnych i stanowią miejsce przyłączeniowe pomiędzy prowadzącym do napowietrzników dennych przewodem łączącym a przewodem do doprowadzania powietrza. Gdy - jak podano - pływak ma teraz otwory do przyjęcia tych króćców do odgałęzienia powietrza, wówczas powstaje możliwość takiego dopasowania otworu odbiorczego do średnicy króćca do odgałęzienia powietrza, że przynajmniej w kierunku pionowym w dół tworzy się zamknięte siłowo połączenie pomiędzy przewodem łączącym a pływakiem. Dzięki temu zamkniętemu siłowo połączeniu osiąga się to, że siły rozciągające, które wskutek ciężaru mapowietrznika dennego występują w miejscu połączenia pomiędzy przewodem do doprowadzania powietrza a króćcem odgałęźnym, są wprowadzane bezpośrednio do pływaka, tak iż do wymienionego miejsca przyłączenia nie dochodzi żadna siła rozciągająca i nie może nastąpić wyrwanie króćca do odgałęzienia powietrza, który można osadzić na przewodzie wężowym na podobieństwo zaworu rowerowego. W kierunku podłużnym węża można nadać otworowi odbiorczemu przebieg owalny, tak iż w tym kierunku wymieniony króciec ma nieco luzu w tymże otworze.

Połączenie pomiędzy króćcem do odgałęzienia powietrza, a przewodem łączącym można wprawdzie uzyskać za pośrednictwem opasek zaciskowych, jednakże korzystniejsze są zamki szybkomontażowe, ponieważ wówczas z jednej strony zostaje ułatwiony montaż, a z drugiej zaś strony nie występuje niebezpieczeństwo skaleczenia się montera.

W jeszcze innej korzystniej postaci wykonania wynalazku przewiduje się, że pływak jest zaopatrzony w mieczyk, wystający w wodę i biegnący w kierunku przewodu wężowego. Okazało się, że takie rozwiązanie pływaka daje znaczące korzyści z punktu widzenia napędu pływających urządzeń napowietrzających. Próby na wielką skalę techniczną wykazały, że dzięki temu środkowi można utrzymać ruch wędrujący łańcucha napowietrzającego nawet wówczas, gdy pracuje się ze

164 365 znacznie mniejszym dopływem powietrza, niż dotychczas. Wykonane w ten sposób pływaki wykazują znacznie lepszy odbiór energii zarówno z pionowego ruchu przepływowego wody, jak i z poziomego przepływu wody. W obszarze wymieszania, tj. w napowietrzonych częściach osadnika lub w całym osadniku, gdzie wprowadzone jest powietrze, można znacznie zmniejszyć pionową prędkość wody, np. do 0,1-0,2m/sek, bez utracenia ruchu wędrującego. Jeśli normalnie w przypadku drobnopęcherzykowego doprowadzania powietrza zmierzona pionowa prędkość wody wynosiłaby około 0,7 m/sek, to teraz dzięki tej zminimalizowanej pionowej prędkości wody można znacznie przedłużyć czas przebywania wychodzącego z napowietrzników dennych pęcherzyka w wodzie, ponieważ czas przebywania pęcherzyka w wodzie jest determinowany w dużym stopniu obok jego prędkości własnej, wynoszącej około 0,3 m/sek, także przez nakładającą się na nią pionową prędkość przepływu wody ku górze, która może wynosić w części według wynalazku jedynie 0,2 m/sek. Wskutek tego pęcherzyki pozostają dłużej w wodzie, ponieważ nie są one przyspieszane niepotrzebnie w kierunku pionowym przez pionowy przepływ wody. Do równania wnikania masy tlenu w wodę wchodzi liniowo czas przebywania jako decydująca wielkość.

Wykonanie mieczyka na pływakach daje poza tym tę korzyść, że pływaki wykazują lepszy odbiór energii z przepływu poziomego, tak iż pozostaje wyraźnie mniej energii poziomej na „mieszanie lub przenoszenie wody przez cały osadnik, a tym samym spowolniona jest wyraźnie wędrówka wody przez osadnik ściekowy. To z kolei ma tę zaletę, że w osadniku ze znanymi jako takie strefami o zróżnicowanie intensywnym napowietrzaniu można uzyskać jeszcze wyraźniejsze rozdzielenie tych poszczególnych stref. Możliwe są wówczas w jeszcze większym stopniu procesy specjalne, np. denitryfikacja itp.

Prócz tego wykonanie mieczyka daje tę korzyść, że jednoznaczne obracanie pływaków lub pływających urządzeń napowietrzających, bądź całego łańcucha napowietrzającego zachodzi w miejscach o maksymalnej amplitudzie, ponieważ za pomocą wiszących na pływakach napowietrzników dennych pływaki są obracane dookoła węża w kierunku obwodowym w miejscu maksymalnego wychylenia, przy czym mieczyk ulega wówczas odpowiedniemu obróceniu, a podczas ruchu powrotnego zajmuje znowu jednoznaczne położenie. Klinowaty mieczyk dzieli także jednoznacznie przepływ pionowy i zapobiega znieruchomieniu pływaków. Wszystko to powoduje, że ruch wędrujący łańcuchów może zachodzić również przy bardzo małym dopływie powietrza w sposób niezawodny i każda część osadnika może być zasilana powietrzem w sposób równomierny, gdy jest to pożądane. Nie występują w szczególności żadne ruchy cyrkulacyjne, przy których całe obszary nie byłyby zasilane czasowo lub stale, tak iż nie może dochodzić nigdzie do odkładania sią osadu.

W przypadku łańcuchów napowietrzających według dotychczasowego stanu techniki można było zaobserwować w niektórych przypadkach falistość łańcucha, co obecnie nie jest już obserwowane dzięki pływakom według wynalazku. W rozwiązaniu według wynalazku łańcuchy wykonują wyraźnie wahadłowy ruch postępowo-zwrotny na podobieństwo podstawowej harmonicznej ruchu drgającego struny.

Jednoznaczny ruch wędrujący pwoduje ponadto to, że nie może powstawać żaden lokalny pionowy przepływ wody, który by pędził pęcherzyki szybko do góry w niekorzystny sposób. Stałe odwędrowywanie napowietrznika dennego, powodującego pionowy przepływ wody, minimalizuje ten ostatni.

Jeśli pływak jest tak ukształtowany, że metacentrum leży powyżej środka ciężkości względem kierunku zanurzania, to uzyskuje się jednoznaczne ustawienie mieczyka.

Gdy pływak przechodzi od mieczyka poziomo w owalną w przekroju poprzecznym część leżącą, pływającą w zasadzie na powierzchni wody, wówczas daje to tę korzyść, że położenie pływaka jest dzięki temu szczególnemu wykonaniu szczególnie stabilne np. w porównaniu z okrągłym przekrojem poprzecznym. Pływak jest osadzony wówczas na wodzie w zasadzie swą powierzchnią dolną, przechodzącą w mieczyk, oraz podlega już przy małych ruchach wychylnych po stronie zanurzenia znacznej sile wypierającej wskutek szybko wzrastającego wyporu, co w końcu przyczynia się do powstania szczególnie stabilizującego oddziaływania. Stosunek górnej części pływaka, a zatem tej części, która jest widoczna ponad linią pływania, do części pływaka,

164 365 7 znajdującej się poniżej linii pływania, może wynosić korzystnie od 1:2 do 1:5. Innymi słowy oznacza to, że pływak jest zanurzony w wodzie stosunkowo głęboko.

Aby osadzić pływaki na przewodzie do doprowadzania powietrza, może oprócz elementów ustalających lub też połączeń śrubowych występować dodatkowo jedna lub więcej opaska rurowa itp., założona dokoła obwodu pływaka, która przechodzi przez wybranie w mieczyku pływaka. Wreszcie elementy kształtowe pływaka, które działają jako elementy wyporowe i dlatego są uszczelnione przed przenikaniem wody, mogą być zaopatrzone w otwór do wyrównywania ciśnienia powietrza, nie stykający się z wodą, wykonany np. w postaci szczeliny na górnej powierzchni pływaka; otwór ten ma na celu umożliwienie uchodzenia powietrza z elementów kształtowych np. podczas pracy w lecie w przypadku nadmiernego nagrzania pływaków, aby zapobiec rozsadzeniu tych elementów.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia osadnik ściekowy, w którym umieszczone są pływające urządzenia napowietrzające w postaci schematycznej, fig. 2 - zmontowany pływak, osadzony na przewodzie do doprowadzania powietrza, fig. 3 - jedną połówkę kształtową pływaka oraz część przewodu wężowego z osadzonym króćcem do odgałęzienia powietrza, w widoku perspektywicznym i przekroju wzdłuż osi II-II według fig. 2, a fig. 4 - objaśnienie przebiegu odwracania łańcucha napowietrzającego w kolejności czasowej.

Na podstawie fig. 1 należy najpierw wyjaśnić podstawową budowę osadnika z pływającymi urządzeniami napowietrzającymi według wynalazku. Na fig. 1 liczbą 1 oznaczono osadnik ściekowy, do którego doprowadzano w nieuwidoczniony bliżej sposób ścieki, podlegające oczyszczaniu. Ścieki te należy oczyszczać biologicznie przez wprowadzenie do nich tlenu. W tym celu prowadzone są w znany jako taki sposób nad osadnikiem pływające urządzenia napowietrzające tak, aby mogły wykonywać na pewnej szerokości na powierzchni ścieków ruch postępowozwrotny. Na fig. 1 jest to przedstawione za pomocą wahliwego przebiegu pływających urządzeń napowietrzających. W tym zgłoszeniu przez pływające urządzenia napowietrzające rozumie się zarówno przewody wężowe 3, biegnące od jednej do drugiej strony osadnika, jak i pływaki 4, osadzone z odstępami wzjemnymi na tych przewodach wężowych, a także umieszczone na przewodach wężowych przewody łączące 5 oraz napowietrzniki denne 26.

Napowietrznikami dennymi 26 są znane jako takie świece ceramiczne itp., które są obciążone obciążnikami i zawieszone na przewodzie łączącym. Za pośrednictwem przewodu łączącego 5 prowadzi się powietrze, doprowadzone przewodem 3 do doprowadzania powietrza, do napowietrzników dennych 26, a od nich następnie w postaci drobnych pęcherzyków do wody, przy czym wprowadzanie powietrza następuje bezpośrednio nad dnem osadnika, np. w odległości od 5 do 30 cm. Wskutek wprowadzania powietrza powstaje w takim osadniku ściekowym wahliwy ruch postępowo-zwrotny napowietrzania pływającego, co powoduje, że również napowietrzniki denne 26 omiatają w ruchu wahliwym w pobliżu dna znaczną część dna osadnika 1, a tym samym wprowadzają powietrze równomiernie w żądanych miejscach i przetaczają lokalnie wodę, bez konieczności stosowania oddzielnego napędu pływających urządzeń napowietrzających. Przez omiatanie dna osadnika za pomocą tych pływających urządzeń napowietrzających jest podnoszony ponownie osad, odkładający się ewentualnie, tak iż nie może dojść do zamierania osadu na dnie osadnika.

Na rysunku uwidocznione są zawory dławiące 27, które umożliwiają indywidualne nastawianie doprowadzania powietrza do poszczególnych pływających urządzeń napowietrzających, tak iż w osadniku można wytworzyć w sposób zamierzony strefy o silnym napowietrzaniu, strefy o słabszym napowietrzaniu oraz strefy w ogóle bez napowietrzania. Umożliwia to - jak to skądinąd znane - prowadzenie procesów specjalnych, np. denitryfikacji itp.

Jest zrozumiałe, że uwidocznione na fig. 1 pływaki, a także przewody łączące 5 i napowietrzniki denne 26 są osadzone na wszystkich przedstawionych przewodach do doprowadzania powietrza. Dla uproszczenia na fig. 1 przedstawione są jedynie trzy takie jednostki. Jeśli taki osadnik pracuje jako osadnik na osad czynny, to przy odpływie ścieków znajduje się w osadniku dodatkowo strefy stabilizacji. Ponadto można tam umieścić jeszcze korytka do zbierania osadu, jak to zostało opisane we wcześniejszych zgłoszeniach tego samego zgłaszającego.

164 365

Przewody 3 do doprowadzania powietrza są tu rozwiązane w myśl wynalazku jako ciągłe przewody wężowe. Na te ciągłe przewody wężowe 3 można nasadzić z boku pływaki. Możliwe jest jednak również przewleczenie węża przez istniejący otwór w pływakach. W przykładzie wykonania, przedstawionym na fig. 3, pływaki są wykonane jako elementy kształtowe 6 i 7, stanowiące elementy wyporowe i tworzące otwór przelotowy 9 na przewód wężowy 3, przy czym są one połączone ze sobą za pośrednictwem elementów ustalających, objaśnionych bliżej na podstawie fig. 3. Można także przytrzymywać dodatkowo obydwa elementy kształtowe 6 i 7 za pomocą taśmy przytrzymującej 8 w postaci opaski zaciskowej itp.

Na podstawie fig. 3 można wyraźnie rozpoznać budowę zalecanego pływaka w oparciu o jeden z dwóch przeznaczonych do tego celu elementów kształtowych. Przedstawiony element kształtowy 6 jest wykonany z tworzywa sztucznego (polietylenu) i odpowiada drugiemu, nie uwidocznionemu elementowi kształtowemu 7, aby tworzyć w ten sposób przedstawiony na fig. 2 pływak. Wzdłuż otworu przelotowego 9, utworzonego w elemencie kształtowym 6, biegną powyżej i poniżej tego otworu żłobki 10 i 11, które służą do przyjęcia odpowiednio ukształtowanych, nie uwidocznionych wypustów na drugim elemencie kształtowym. Żłobki 10 i 11 są tak rozwiązane, że po wciśnięciu odpowiednio ukształtowanych wypustów w drugim elemencie kształtowym następuje unieruchomienie wzajemne obu elementów. Przynajmniej dolny żłobek 10 ciągnie się nie na całą długość elementu kształtowego, lecz kończy się po obu stronach przed końcem tego elementu.

Pomiędzy końcem żłobka 10, a końcem elementu kształtowego wykonany jest pośrodku otwór odbiorczy 12, owalny w kierunku przebiegu pływaka, złożony z obszaru 13, poszerzonego od obwodu otworu przelotowego 9 w dół, oraz z przylegającego do niego odcinka 14 o półokrągłym przekroju poprzecznym. Jest zrozumiałe, że w odpowiednim drugim elemencie kształtowym występuje odpowiednie ukształtowanie, tak iż po połączeniu obu elementów kształtowych powstaje otwór odbiorczy, owalny w górnym obszarze, a okrągły dalej na odcinku 14. Przez ten otwór odbiorczy przebiega w stanie zamontowania króciec 15 do odgałęzienia powietrza. Króciec te ma na końcu od strony węża kołnierz 16, którym zostaje on wetknięty poprzez ściankę węża w odpowiedni wycięty tam otwór, a następnie przylega tym kołnierzem od wewnątrz do ścianki węża. Za pośrednictwem gwintu 17 można wówczas nakręcić nakrętkę 18, która przylega do zewnątrz do ścianki węża i po silnym dokręceniu zaciska mocno tę ściankę pomiędzy położonym wewnątrz kołnierzem 16, a zwróconą ku kołnierzowi powierzchnię nakrętki 18. Ma tu zatem miejsce zamocowanie na podobieństwo zaworu rezerwowego, jednak bez konieczności dodatkowej wulkanizacji.

Jest zrozumiałe, że tych miejsc, w których należy umieścić owe króćce do odgałęzienia powietrza, nie trzeba wcześniej określać. Taki montaż oraz rozmieszczenie wykrojów w przewodzie wężowym można przeprowadzać każdorazowo na miejscu. Rozmieszczenie to można zresztą później z łatwością zmieniać, zamykając istniejące otwory w wężu za pomocą zaślepek. Nowe rozmieszczenie można wówczas uzyskać w dowolnych innych miejscach w przedstawiony sposób.

Króciec do odgałęzienia powietrza może być wykonany z łatwo wytwarzanej, w zasadzie sztywnej rury z tworzywa sztucznego, która biegnie wówczas przez obszar 14 otworu odbiorczego 12, natomiast nakrętka 18 lokuje się w poszerzonym obszarze 13 tego otworu. Dzięki owalnemu w kierunku przebiegu pływaka ukształtowaniu otworu odbiorczego istnieje pewien luz na króciec do odgałęzienia powietrza w tym kierunku, jednakże przejście od poszerzonego obszaru 13 do odcinka 14 przeciwdziała obciążeniu rozciągającemu w miejscu połączenia pomiędzy wężem, a króćcem odgałęźnym, ponieważ w przypadku pionowego obciążenia rozciągającego wymienionego króćca siła jest kierowana za pośrednictwem nakrętki-18 do pływaka i dzięki temu przejmowana. W innych kierunkach można pozostawić luz, w celu wyeliminowania innych sił.

Długość króćca 15 do odgałęzienia powietrza jest tak zwymiarowana, że wystaje on u dołu z pływaka obszarem przyłączeniowym 19, tak iż można tam przymocować wówczas do króćca 15 w znany jako taki sposób przewód łączący 5 za pomocą zamku 19 do szybkiego montażu. Każdy pływak zawiera korzystnie dwa tego rodzaju otwory do przyjęcia opisanych króćców odgałęźnych, przy czym każdy napowietrznik denny jest wtedy połączony każdorazowo z odpowiednio przyporządkowanym mu pływakiem za pośrednictwem dwóch przewodów łączących na końcu.

Jak jest uwidocznione na fig. 2, pływak składa się z dolnej części mieczykowej, która jest dalej określana jako mieczyk 20. Do tego mieczyka 20 przylega wypyłwająca na powierzchnię część 21.

164 365

Ta część 21 ma - jak to wynika z fig. 3 - po złożeniu obu połówek owalny kształt przekroju poprzecznego, przy czym szerokość B ma się w stosunku do całkowitej wysokości H pływaka w przybliżeniu jak 1:1, natomiast stosunek wymiarowy części pływaka, położonej nad wodą przy normalnym obciążeniu ciężarowym, do części, zanurzonej w wodzie, może wynosić od 1:2 do 1:5.

Dzięki wykonaniu mieczyka na pływaku oraz nadaniu owalnego kształtu części, pływającej po powierzchni wody, osiąga się bardzo stabilne położenie pływaka. Metacentrum M pływaka leży w przypadku właściwej konstrukcji powyżej środka ciężkości S, tak iż jednoznaczne położenie pływka ustala się zawsze automatycznie. Wykonanie mieczyka 20, którym pływak wchodzi w wodę, sprawia, że ruchy wody, powodujące ruch postępowo-zwrotny pływaka, a tym samym również przewodu wężowego 3, już przy mniejszej intensywności inicjują ruch wędrujący. Innymi słowy oznacza to, że już przy małym wprowadzaniu powietrza lub tlenu i powstałej w ten sposób mniejszej prędkości pionowej i poziomej wędrówki wody można utrzymać pomimo to niezawodny ruch wahliwy łańcuchów pływających urządzeń napowietrzających.

Prócz tego wykonanie mieczyka sprawia, że pływające urządzenie napowietrzające wykonują w miejscach ich maksymalnego wychylenia jednoznaczny ruch obracania tak, iż nie dochodzi do zastoju lub ruchów wężykowych, które niosą wraz z sobą niebezpieczeństwo pozostawienia części osadnika w stanie nienapowietrzonym.

Ten przebieg obracania jest przedstawiony na fig. 4 za pomocą przebiegów czasowych. Na fig. 41 uwidoczniony jest przebieg, przy którym łańcuch porusza się w kierunku uwidocznionej tam strzałki, a zatem nie jest jeszcze osiągnięty punkt obrócenia. Napowietrzniki denne podążają przy tym ruchu pływającym za pływakami 4, umieszczonymi w położeniu spoczynkowym pinowo nad nimi, tak iż przepływ, wytworzony przez wznoszące się pęcherzyki powietrza, jest odchylany ku mieczykowi i ten ruch pływaków, a tym samym całego łańcucha pływających urządzeń napowietrzających wspiera lub podtrzymuje. Gdy łańcuch osiąga swe maksymalne wychylenie (fig. 4II), pływak zostaje unieruchomiony. Przewód do doprowadzania powietrza jest w tym maksymalnie wychylonym położeniu tak naprężony, iż powstają w przewodzie siły cofające, które są większe od ciśnienia, wytworzonego przez przepływ wody i działającego na pływak. Początek tego ruchu zastojowego jest uwidoczniony w fazie II. Ponieważ w tej fazie pływak nie może już dalej wędrować w prawo na rysunku, przeto napowietrznik denny wychyla się teraz pod mieczykiem. Wskutek tego wywołane przez wstępujące pęcherzyki (fig. 1) ciśnienie przepływu wody na mieczyk staje się w kierunku dalszego wychylania mniejsze, tak iż w końcu dojść do stanu, w którym napowietrznik denny 26 ustawia się na rysunku na prawo od mieczyka pływaka 4. Skoro tylko zostaje osiągnięty ten stan, pęcherzyki powietrza, wstępujące jak poprzednio od napowietrznika dennego oraz wytworzony przez nie przepływ wody sprawiają to, że mieczyk jest obciążany teraz po prawej stronie przepływu, wywołanego przez napowietrznik denny, co z kolei powoduje odwrócenie się strzałki, uwidocznionej w fazie IV. Zachodzi zatem każdorazowo określony i jednoznaczny przebieg obracania.

Również przy silnym dopływie powietrza ujawniają się jednoznaczne korzyści. W dotychczasowych pływających urządzeniach napowietrzających mogło zdarzyć się, że przy zbyt silnym zasilaniu powietrzem łańcuch przechodził w stan zastoju na podobieństwo piłeczki pinpongowej na dyszy powietrznej. Podczas prób z pływakami według wynalazku zjawisko to nie było już obserwowane.

Dzięki wykonaniu pływaka w myśl wynalazku znacznemu uproszczeniu ulega eksploatacja i wytwarzanie, montaż, konserwacja i naprawy łańcuchów napowietrzających według wynalazku, a tym samym całego osadnika, w którym te pływające urządzenia napowietrzające znajdują zastosowanie. Instalacja wymaga jedynie tego, aby zaopatrzyć odpowiednio zwymiarowany, ciągły wąż jako przewód 3 do doprowadzania powietrza w odpowiednie króćce do odgałęzienia powietrza w takich miejscach, w których powinny być przyłączone napowietrzniki denne. W tym celu należy jedynie wyciąć w przewodach wężowych otwory. W ten sposób można uzyskać każdorazowo optymalne dopasowane warunki.

Z kolei można zamocować pływaki w bardzo prosty sposób na przewodach wężowych, przykładając z boku obydwie połówki kształtowe w odpowiednich miejscach i dociskając je do siebie z pasowaniem, tak iż elementy zostają unieruchomione względem siebie, jak to jest uwido10

164 365 cznione na fig. 2 w stanie zmontowanym. Można jeszcze wtedy założyć dokoła obu elementów kształtowych dodatkową taśmę przytrzymującą 8. W celu umożliwienia założenia taśmy przytrzymującej, można wykonać przerwę w mieczyku 20 w przybliżeniu pośrodku pływaka za pomocą odpowiedniego wybrania 22, aby wymieniona taśma mogła opasać ściśle obwód, zwłaszcza w części owalnej pływaka. Po tym zmontowaniu swobodne końce 19 króćców odgałęźnych wystają w dół z mieczyka, tak iż można tam wtedy bez większego wysiłku nasadzić przewody łączące 5 i zabezpieczyć je za pomocą odpowiednich złączy o szybkim działaniu lub też opasek zaciskowych.

Po zamontowaniu wszystkich pływaków oraz po przyłączeniu napowietrzników dennych za pośrednictwem przewodów łączących osadnik jest gotowy do działania.

Jest zrozumiałe, że pływaki nie muszą składać się z dwóch całkowicie oddzielanych od siebie elementów kształtowych, tworzących elementy wyporowe. Można również np. przewidzieć wzdłuż górnej lub dolnej krawędzi obu elementów kształtowych 6 i 7 w obszarze ich stykania się ciągłą dającą się wyboczyć krawędź giętką, która umożliwia wzajemne zamknięcie obu elementów 6 i 7. Można też więcej niż dwa elementy kształtowe tak uformować i zmontować, iż utworzą one pływak

4. Wreszcie zwraca się jeszcze uwagę na to, że w elementach kształtowych można przewidzieć w nie pokazany bliżej sposób otwór do wyrównywania ciśnienia, który umożliwia w przypadku zmian temperatury wyrównywanie ciśnienia w zamkniętych hermetycznie elementach kształtowych.

Claims (14)

1. Pływające urządzenie napowietrzające do wprowadzania powietrza do wody, zwłaszcza do osadnika na osad czynny, z co najmniej jednym przewodem do doprowadzania powietrza, biegnącym przy powierzchni wody, oraz z co najmniej jednym napowietrznikiem dennym wprowadzającym powietrze do wody, który jest zawieszony pod powierzchnią wody za pośrednictwem pływaka, umieszczonego na przewodzie do doprowadzania powietrza, oraz co najmniej jednego przewodu łączącego, odgałęziającego się od przewodu do doprowadzania powietrza, znamienne tym, że przewód do doprowadzania powietrza ma postać ciągłego przewodu wężowego (3) oraz, że pływak zawiera co najmniej dwa elementy kształtowe (6, 7), tworzące elementy wyporowe, które są osadzone na przewodzie wężowym (3) i połączone ze sobą, które to elementy otaczają całkowicie lub częściowo przewód wężowy (3) w otworze przelotowym (9), utworzonym przez elementy kształtowe.

2. Pływające urządzenie napowietrzające według zastrz. 1, znamienne tym, że jako elementy kształtowe (6, 7) na pływak (4) przewidziane są dwie łączone ze sobą, wydrążone, zamknięte hermetycznie półłupiny z tworzywa sztucznego.

3. Pływające urządzenie napowietrzające według zastrz. 1 lub 2, znamienne tym, że elementy kształtowe (6, 7) można unieruchomić względem siebie.

4. Pływające urządzenie napowietrzające według zastrz. 1 lub 2, znamienne tym, że elementy kształtowe (6, 7) zawierają wspólną, biegnącą wzdłuż przewodu do doprowadzania powietrza krawędź giętką, która łączy permanentnie ze sobą elementy kształtowe.

5. Pływające urządzenie napowietrzające według zastrz. 2, znamienne tym, że pływak (4) zawiera co najmniej jeden otwór (12) do przyjęcia króćca (15) do odgałęzienia powietrza, odstającego od przewodu wężowego (3).

6. Pływające urządzenie napowietrzające według zastrz. 5, znamienne tym, że średnica otworu odbiorczego (12) jest tak dopasowana do średnicy króćca (15) do odgałęzienia powietrza, iż przy doprowadzeniu siły w kierunku pionowym w dół (rozciągania) powstaje przenoszące tę siłę połączenie pomiędzy wymienionym króćcem (15), a pływakiem (4).

7. Pływające urządzenie napowietrzające według zastrz. 6, znamienne tym, że przewód łączący (5) jest połączony z króćcem do odgałęzienia powietrza za pomocą opaski zaciskowej.

8. Pływające urządzenie napowietrzające według zastrz. 5 lub 6, znamienne tym, że przewód łączący (5) jest przyłączony do króćca (15) do odgałęzienia powietrza za pomocą zamka szybkomontażowego.

9. Pływające urządzenie napowietrzające według zastrz. 1 lub 2, znamienne tym, że pływak (4) jest zaopatrzony w mieczyk (20), wchodzący w wodę i biegnący w kierunku przewodu wężowego (3).

10. Pływające urządzenie napowietrzające według zastrz. 1 lub 2, znamienne tym, że pływak (4) jest tak uformowany, iż metacentrum (M) leży powyżej środka ciężkości (S) względem kierunku zanurzania.

11. Pływające urządzenie napowietrzające według zastrz. 9, znamienne tym, że pływak (4) przechodzi od swego mieczyka (20) w pływającą w zasadzie po powierzchni wody część (21), która jest usytuowana poziomo w przekroju poprzecznym i jest owalna.

12. Pływające urządzenie napowietrzające według zastrz. 11, znamienne tym, że stosunek wysokości części, znajdującej się przy normalnym obciążeniu ciężarowym pływaka nad wodą, oraz części wraz z mieczykiem, znajdującej się pod wodą, jest rzędu wielkości od 1:2 do 1:5.

13. Pływające urządzenie napowietrzające według zastrz. 9, znamienne tym, że w mieczyku (20) przewidziane jest co najmniej jedno wybranie (22), przez które przechodzi element przytrzymujący (8) do ściągania elementów kształtowych.

164 365 3

14. Pływające urządzenie napowietrzające według zastrz. 1, znamienne tym, że elementy wydrążone są ynetłyioyp tworzywem piankowym.