PL 71 138 Y1 2 Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest dysk aeratora dyskowego przeznaczonego do napowietrza- nia i mieszania scieków w biologicznych oczyszczalniach scieków. Znane jest ze zgloszenia patentowego US3744774 urzadzenie do napowietrzania plynów ta- kich jak scieki. Urzadzenie zawiera obrotowy dysk majacy wystajace elementy, które przystosowane sa do zasysania powietrza do cieczy, która ma byc napowietrzana podczas obrotów dysku czesciowo za- nurzonego w tej cieczy. Wystajace elementy maja postac guzków wystajacych z powierzchni dysku. Kazdy guzek ma zbiegajacy sie ksztalt zawierajacy wiele przecinajacych sie plaskich powierzchni i zbie- gajacych sie w kierunku obrotów dysku od podstawy do wierzcholka. W ten sposób w trakcie obrotów dysku babelki powietrza sa wciagane do cieczy. W innym amerykanskim zgloszeniu patentowym US4539110 opisano samoczyszczace, dwukie- runkowe, obracajace sie na wale urzadzenie, sluzace do napowietrzania i mieszania plynów takich jak scieki. Urzadzenie zawiera obrotowy, plaski, pierscieniowy talerz, który zaopatrzony jest w przeciwlegle skierowane, obwodowo rozmieszczone, ustawione promieniscie rzedy elementów stykajacych sie z ply- nem. Elementy te sa polozone oraz skonfigurowane dla maksymalnej skutecznosci. Kazdy element ma postac plaskiego, trwalego korpusu w postaci pary podluznych, przeciwleglych, pochylonych, zbiez- nych, wkleslych scian, z osiami odpowiednich wkleslosci bedacych poprzecznymi wzgledem siebie. Gdy talerz sie obraca prowadzaca, wklesla sciana zapewnia doskonale mieszanie oraz boczna zmiane kie- runku cieczy. Natomiast tylna wklesla powierzchnia wywoluje ssanie, które sluzy do zasysania powie- trza gleboko do cieczy, do pózniejszego uwolnienia i napowietrzenia. Elementy w kazdym rzedzie sa ko- rzystnie promieniscie przesuniete w stosunku do elementów w sasiadujacym rzedzie. W ten sposób babelki powietrza utworzone we wkleslosciach tylnej powierzchni sa efektywnie usuwane z powierzchni wirujacego talerza, zapewniajac w ten sposób dalsze wzmocnienia efektu napowietrzania. Ze zgloszenia patentowego WO2015170994 znany jest dysk do napowietrzania wody. Dysk za- wiera piaste zapewniajaca os obrotu przez srodek dysku i powierzchnie wzbudzajaca ciecz znajdujaca sie po obu stronach dysku. Powierzchnie wzbudzajace ciecz zawieraja wiele elementów (struktur) wzbu- dzajacych ciecz. Kazdy z elementów wzbudzajacych stanowi wystajacy element po jednej stronie dysku i wklesla powierzchnie po drugiej stronie dysku. Wystajace elementy wzbudzajace zawieraja czesc przednia, która w trakcie pracy jest skonfigurowana tak by zasadniczo zapobiegac rozbryzgom przy wchodzeniu w ciecz. Z chinskiego zgloszenia wzoru uzytkowego CN203754503 znane jest rozwiazanie dotyczace sys- temu oczyszczania scieków. System ten sklada sie ze strefy biologicznego reaktora, oraz ze strefy se- paracji przez sedymentacje. Powyzej reaktora biologicznego znajduje sie urzadzenie do obróbki war- stwy bakterii. Urzadzenie to zawiera wiele lopatek osadzonych na obrotowym wale. Lopatki znajduja sie ponizej rury dostarczajacej scieki. Dyski przenoszace warstwe bakteryjna sa takze zamocowane na ob- rotowym wale. Równiez czesc z tych dysków jest zanurzona ponizej poziomu plynu. Energia scieku wplywajacego do zbiornika porusza lopatki i obraca wal. W ten sposób wprawiane sa w ruch dyski z warstwa bakteryjna. Kiedy woda przeplywa przez lopatki, zwieksza sie równiez powierzchnia styka- jaca sie z powietrzem, co powoduje jeszcze lepsze napowietrzenie. Celem wzoru uzytkowego jest uzyskanie dysku aeratora dyskowego o prostej konstrukcji, który bedzie mógl byc stosowany zarówno do napowietrzania, jak i do mieszania scieków w biologicznych oczyszczalniach scieków. Istota rozwiazania wedlug wzoru uzytkowego jest dysk aeratora dyskowego, który stanowi okra- gla tarcza zawierajaca centralnie umieszczona tuleje oraz znajdujace sie na jej powierzchni przelotowe otwory i wypustki napowietrzajace. Rozwiazanie charakteryzuje sie tym, ze na calej krawedzi tarczy znajduja sie wahliwie zamocowane lopatki, których zakres swobody wahliwych ruchów w osi równoleglej do osi tulei wynosi od 0° do 90°. Kazda z lopatek sklada sie z uchwytu, równoleglego do powierzchni tarczy, oraz czesci roboczej, prostopadlej do powierzchni tarczy, w której znajduje sie otwór. Wahliwe zamocowanie lopatek do tarczy stanowi sruba, zabezpieczona nakretka, umieszczona w otworze znaj- dujacym sie w uchwycie oraz w otworze znajdujacym sie na powierzchni tarczy tuz przy jej krawedzi. Korzystnie, dysk zawiera trzydziesci osiem równomiernie rozmieszczonych lopatek. Tarcza sklada sie z dwóch jednakowych polówek, które polaczone sa ze soba lacznikami. Otwory znajdujace sie na powierzchni tarczy stanowia otwory okragle oraz otwory prostokatne, które ulozone sa naprze- miennie w rzedy rozciagajace sie od krawedzi tarczy w kierunku tulei. Przy otworach prostokatnych znajduja sie wypustki napowietrzajace, które wystaja po obu stronach powierzchni tarczy. PL 71 138 Y1 3 Zaleta rozwiazania wedlug wzoru uzytkowego jest uzyskanie dysku do zastosowania w aerato- rach dyskowych, który moze byc uzywany zarówno do napowietrzania polaczonego z mieszaniem scie- ków jak i do ich mieszania ze znacza redukcja efektu napowietrzania. Wahliwie zamocowane lopatki podczas napowietrzania scieków rozkladaja sie i powoduja wiekszy rozbryzg medium, przez co uzy- skuje sie jej lepsze napowietrzenie. Z kolei w trakcie mieszania lopatki skladaja sie i w ten sposób ogranicza sie rozbryzg medium. Zaleta dysku jest równiez prostota rozwiazania, dzieki czemu jest ono malo podatne na uszkodzenia oraz tanie w produkcji i eksploatacji. Przedmiot wzoru uzytkowego przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje dysk w widoku aksonometrycznym, fig. 2 ilustruje lopatke w widoku aksonometrycznym, zas fig. 3 przedstawia dyski wedlug wzoru zamontowane na wale aeratora. Zgodnie ze wzorem uzytkowym dysk aeratora dyskowego stanowi okragla tarcza 1, zawierajaca centralnie umieszczona tuleje 2. Tarcza 1 jest wykonana ze stali kwasoodpornej. Moze ona miec sred- nice od 850 mm do 1400 mm, w zaleznosci od wielkosci zbiornika na scieki. Tuleja 1 jest trwale pola- czona z tarcza 1 za pomoca spawów. Dodatkowe wzmocnienie polaczenia stanowia zebra 3. Tuleja 2 sluzy do zamocowania dysku na wale aeratora dyskowego. W ten sposób ruch obrotowy walu jest prze- noszony na tarcze 1. Ruch obrotowy dysku czesciowo zanurzonego w sciekach powoduje ich napowie- trzanie i mieszanie. W celu dobrego napowietrzania scieków, tarcza 1 posiada na swojej powierzchni otwory okragle 4 oraz otwory prostokatne 5. Wszystkie otwory sa przelotowe. Otwory okragle 4 i otwory prostokatne 5 sa ulozone naprzemiennie w rzedy rozciagajace sie od krawedzi tarczy 1 w kierunku tulei 2. Dodatkowo, by dysk w trakcie ruchu obrotowego jeszcze lepiej napowietrzal scieki, na po- wierzchni tarczy 1 znajduja sie wypustki napowietrzajace 6 w ksztalcie graniastoslupów trójkatnych. Znajduja sie one przy otworach prostokatnych 5 i wystaja z obu stron powierzchni tarczy 1. Ksztalt wypustek napowietrzajacych 6 jest tak dobrany, aby przy napowietrzaniu wprowadzaly jak najwieksza ilosc tlenu do medium. W przypadku, gdy dysk wykorzystywany jest do napowietrzania powierzchnia natarcia jest sciana wypustek napowietrzajacych 6, która w chwili uderzania w medium jest w przybli- zeniu ustawiona równolegle do jego powierzchni. W ten sposób uzyskuje sie duzy rozbryzg cieczy, co powoduje jej napowietrzanie. Dodatkowo, wypustki napowietrzajace 6 wprowadzaja ciecz w ruch turbulentny, który wspomaga odrywanie pecherzyków powietrza uwiezionych w otworach przelotowych, zarówno okraglych 4, jak i prostokatnych 5. Ponadto odrywane sa pecherze z warstwy przysciennej dysku co byloby niemozliwe przy laminarnym ruchu medium. Z kolei gdy dysk wykorzystywany jest do mieszania scieków i obraca sie w przeciwna strone, powierzchnie natarcia stanowi powierzchnia wy- pustek napowietrzajacych 6 ustawiona pod katem ostrym do powierzchni medium. Dzieki temu minima- lizuje sie rozbryzg cieczy. Na calej krawedzi tarczy 1 znajduja sie wahliwie zamocowane lopatki 7. Dysk zawiera lacznie trzydziesci osiem lopatek 7, równomiernie rozmieszczonych na obwodzie tarczy 1. Kazda z lopatek 7 sklada sie z uchwytu 8 – równoleglego do powierzchni tarczy 1 oraz czesci roboczej 9 – prostopadlej do powierzchni tarczy 1. W czesci roboczej 9 znajduje sie otwór 10. Dzieki zastosowaniu otworów 10 lopatki 7 zaciagaja pod powierzchnie cieczy powietrze, które w skutek sily odsrodkowej jest wyrzucane do medium poprawiajac jego napowietrzanie. Wahliwe polaczenie lopatek 7 z tarcza 1 sta- nowi sruba 11, zabezpieczona nakretka, umieszczona w otworze 12 znajdujacym sie w uchwycie 9 oraz w otworze 4 znajdujacym sie na powierzchni tarczy 1, tuz przy jej krawedzi. Srednia otworów 4 i 12 oraz stopien dokrecenia nakretki sa dobrane tak, by kazda z lopatek 7 miala swobode ruchów w osi wyzna- czonej przez srube 11. Wahliwe mocowanie lopatek 7 sprawia, ze w trakcie ruchu obrotowego dysku zamocowanego na wale aeratora dyskowego zmieniaja nachylenie czesci roboczej 9 lopatki 7 wzgle- dem lustra cieczy – scieków. Zakres ruchów jest ograniczony przez dolna krawedz czesci roboczej 9, która opierajac sie o krawedz tarczy 1 blokuje ruch lopatki 1. W przypadku gdy aerator jest wykorzysty- wany do napowietrzania scieków wywolana przez ruch obrotowy dysku sila odsrodkowa oraz sila oporu cieczy powoduje obrót lopatek 7 wokól osi sruby 11. Lopatki 7 ustawiaja sie tak, ze powierzchnia czesci roboczej 9 jest prostopadla do wektora przemieszczenia. Dalszy obrót jest blokowany z jednej strony przez opieranie sie dolnej krawedzi czesci roboczej 9 o krawedz tarczy 1, a z drugiej przez dzialajaca sile odsrodkowa. W wyniku takiego ustawienia sie lopatek 7 w momencie ich zanurzania sie w scieku, czesc robocza 9 ma najwieksza powierzchnie styku z lustrem cieczy i powoduje jej najwiekszy rozbryzg. Dzieki temu uzyskuje sie lepsze napowietrzenie scieku. W trakcie kiedy lopatki 7 znajduja sie w scieku ich ustawienie utrzymywane jest w stalej pozycji w wyniku dzialania sily odsrodkowej oraz oporu cieczy. Dysk stanowiacy przedmiot wzoru uzytkowego moze byc równiez wykorzystywany do mieszania scie- ków. W tej fazie niepozadane jest intensywne natlenianie scieków. Dlatego dysk w trakcie fazy miesza- PL 71 138 Y1 4 nia powinien powodowac jak najmniejszy rozbryzg cieczy. Rozwiazanie w postaci wahliwie zamocowa- nych lopatek 7 pozwala wlasnie na ograniczenie powodowanego przez nie rozbryzgu. W przypadku gdy aerator dyskowy wykorzystywany jest do mieszania scieków dyski poruszaja sie w przeciwnym kierunku do tego jaki byl w trakcie napowietrzania. W trakcie takiego ruchu tarczy 1, zamocowane wahliwie lo- patki 7 w wyniku dzialania sily odsrodkowej obracaja sie wokól osi sruby 11. Lopatki 7 ustawiaja sie tak, ze kat miedzy powierzchnia czesci roboczej 9, a wektorem przemieszczenia jest mniejszy niz 90° i op- tymalnie wynosi 0°. W rezultacie pochylenia sie lopatek 7 rozbryzg medium w trakcie ich zanurzania sie jest mniejszy niz w trakcie napowietrzania. Dzieki temu ilosc tlenu, która dostaje sie do medium w trakcie mieszania jest znaczaco ograniczona w stosunku do ilosci tlenu jaka zostaje wprowadzona w trakcie napowietrzania. Tarcza 1 sklada sie z dwóch jednakowych polówek 13. Sa one polaczone ze soba za pomoca czterech laczników 14 przykrecanych srubami 11 zabezpieczonymi nakretkami. Dzieki po- dzieleniu tarczy 1 na dwie polówki 13 mozna latwiej wymieniac dyski w aeratorze. Obracajace sie dyski aeratorów, zarówno podczas napowietrzania jak i mieszania, zapewniaja ruch medium – scieków znaj- dujacych sie w zamknietych zbiornikach. Dzieki temu zapewnia sie równomiernie rozlozenie osadu na calej objetosci zbiornika i zapobiega sie jego opadaniu. PL PLPL 71 138 Y1 2 Description of the design The subject of the utility model is a disc aerator disc intended for aerating and mixing wastewater in biological wastewater treatment plants. Patent application US3744774 discloses a device for aerating liquids such as wastewater. The device comprises a rotating disc having protruding elements adapted to draw air into the liquid to be aerated during rotation of the disc partially immersed in the liquid. The protruding elements are in the form of nodules protruding from the surface of the disc. Each nodule has a converging shape comprising a plurality of intersecting flat surfaces converging in the direction of rotation of the disc from the base to the tip. In this way, as the disc rotates, air bubbles are drawn into the liquid. Another U.S. patent application, US4539110, describes a self-cleaning, bidirectional, shaft-rotating device for aerating and mixing fluids such as sewage. The device comprises a rotating, flat, annular disc equipped with opposing, circumferentially arranged, radially arranged rows of fluid-contacting elements. These elements are arranged and configured for maximum efficiency. Each element is a flat, durable body in the form of a pair of elongated, opposing, inclined, converging, concave walls, with the axes of the respective concavities being transverse to each other. As the disc rotates, the leading, concave wall provides excellent mixing and lateral diversion of the fluid. The rear concave surface, on the other hand, creates suction, which serves to draw air deep into the liquid for subsequent release and aeration. The elements in each row are preferably radially offset relative to the elements in the adjacent row. In this way, air bubbles formed in the concavities of the rear surface are effectively removed from the surface of the rotating disc, thus further enhancing the aeration effect. A water aeration disc is known from patent application WO2015170994. The disc comprises a hub providing an axis of rotation through the center of the disc and liquid agitation surfaces located on both sides of the disc. The liquid agitation surfaces comprise a plurality of liquid agitation elements (structures). Each agitation element comprises a protruding element on one side of the disc and a concave surface on the other side of the disc. The protruding actuators comprise a front section that, during operation, is configured to substantially prevent splashing upon entering the liquid. Chinese utility model application CN203754503 discloses a solution for a wastewater treatment system. This system consists of a biological reactor zone and a sedimentation separation zone. Above the biological reactor is a device for treating the bacterial layer. This device comprises a plurality of vanes mounted on a rotating shaft. The vanes are located below the wastewater delivery pipe. Discs conveying the bacterial layer are also mounted on the rotating shaft. Some of these discs are also submerged below the liquid level. The energy of the wastewater entering the tank moves the vanes and rotates the shaft. This sets the discs with the bacterial layer in motion. As water flows through the blades, the surface area in contact with air increases, resulting in even better aeration. The purpose of the utility model is to create a simple disc aerator disc that can be used for both aeration and mixing of wastewater in biological wastewater treatment plants. The essence of the solution according to the utility model is the disc aerator disc, which is a circular disc containing a centrally located sleeve and through-holes and aeration projections located on its surface. This solution is characterized by pivotally mounted blades along the entire edge of the disc, whose range of freedom of pivotal movement in an axis parallel to the sleeve axis is from 0° to 90°. Each blade consists of a holder, parallel to the disc surface, and a working part, perpendicular to the disc surface, in which a hole is located. The blades are pivotally attached to the disc by a screw secured by a nut, placed in a hole in the holder and in a hole on the disc surface, just near its edge. Preferably, the disc contains thirty-eight evenly spaced blades. The disc consists of two identical halves, connected by connectors. The holes on the disc surface are circular and rectangular, arranged in alternating rows extending from the disc edge toward the sleeve. The rectangular holes have aeration projections protruding from both sides of the disc surface. PL 71 138 Y1 3 The advantage of the solution proposed in the utility model is the creation of a disc for use in disc aerators, which can be used both for aeration combined with wastewater mixing and for mixing with a significant reduction in the aeration effect. The pivotally mounted blades unfold during wastewater aeration, causing greater splashing of the medium, resulting in improved aeration. During mixing, the blades fold back, thus reducing splashing of the medium. Another advantage of the disc is the simplicity of the solution, making it less susceptible to damage and inexpensive to manufacture and operate. The subject of the utility model is presented in the drawing, in which Fig. 1 shows an axonometric view of the disc, Fig. 2 illustrates an axonometric view of the blade, and Fig. 3 shows the discs mounted on the aerator shaft according to the model. According to the utility model, the disc aerator disc is a circular disc 1 containing a centrally located sleeve 2. Disc 1 is made of acid-resistant steel. It can have a diameter from 850 mm to 1400 mm, depending on the size of the sewage tank. Sleeve 1 is permanently connected to disc 1 by welds. Ribs 3 provide additional reinforcement for the connection. Sleeve 2 is used to mount the disc on the disc aerator shaft. In this way, the rotary motion of the shaft is transferred to disc 1. The rotary motion of the disc, partially submerged in the wastewater, causes aeration and mixing. To ensure proper aeration of the wastewater, disc 1 has circular holes 4 and rectangular holes 5 on its surface. All holes are through-holes. Round holes 4 and rectangular holes 5 are arranged in alternating rows extending from the edge of disc 1 towards sleeve 2. Additionally, to further aerate the wastewater during rotation, the surface of disc 1 has aeration projections 6 in the shape of triangular prisms. They are located near rectangular openings 5 and protrude from both sides of the disc surface 1. The shape of the aeration projections 6 is designed to introduce the maximum amount of oxygen into the medium during aeration. When the disc is used for aeration, the attack surface is the wall of the aeration projections 6, which, upon impact, is approximately parallel to the medium surface. This creates a large liquid splash, which causes aeration. Additionally, the aeration projections 6 induce a turbulent liquid motion, which aids in the detachment of air bubbles trapped in the passage openings, both circular 4 and rectangular 5. Furthermore, bubbles are detached from the disc's boundary layer, which would be impossible with laminar flow. In turn, when the disk is used for mixing wastewater and rotates in the opposite direction, the rake surface is the surface of the aeration projections 6, which are positioned at an acute angle to the medium surface. This minimizes liquid splashing. Pivoting blades 7 are located along the entire edge of disk 1. The disk contains a total of thirty-eight blades 7, evenly spaced around the circumference of disk 1. Each blade 7 consists of a handle 8, parallel to the surface of disk 1, and a working part 9, perpendicular to the surface of disk 1. Working part 9 has an opening 10. Thanks to the openings 10, the blades 7 draw air beneath the liquid surface, which is then expelled into the medium by centrifugal force, improving its aeration. The swinging connection of the blades 7 with the disc 1 is provided by a screw 11, secured by a nut, placed in a hole 12 located in the holder 9 and in a hole 4 located on the surface of the disc 1, just at its edge. The diameter of holes 4 and 12 and the degree of nut tightening are selected so that each of the blades 7 has freedom of movement along the axis defined by the screw 11. The swinging mounting of the blades 7 causes the inclination of the working part 9 of the blade 7 relative to the liquid surface – sewage – during the rotational movement of the disc mounted on the shaft of the disc aerator. The range of movement is limited by the lower edge of the working part 9, which rests on the edge of the disc 1 and blocks the movement of the blade 1. When the aerator is used for wastewater aeration, the centrifugal force generated by the rotation of the disc and the fluid resistance force causes the blades 7 to rotate around the axis of the screw 11. The blades 7 are positioned so that the surface of the working part 9 is perpendicular to the displacement vector. Further rotation is blocked on one side by the lower edge of the working part 9 resting on the edge of the disc 1 and on the other by the centrifugal force. As a result of this positioning of the blades 7 as they immerse in the wastewater, the working part 9 has the largest contact surface with the liquid surface and causes the greatest splashing. This results in better wastewater aeration. While the blades 7 are in the sewage, their position is maintained in a constant position as a result of centrifugal force and fluid resistance. The disk that is the subject of the utility model can also be used for mixing sewage. Intensive oxygenation of the sewage is undesirable during this phase. Therefore, the disk during the mixing phase should cause as little liquid splash as possible. The solution in the form of pivotally mounted blades 7 allows for limiting the splashing caused by them. When the disk aerator is used for mixing sewage, the disks move in the opposite direction to that used during aeration. During this movement of disc 1, the pivotally mounted blades 7 rotate around the axis of screw 11 due to centrifugal force. The blades 7 are positioned so that the angle between the surface of the working part 9 and the displacement vector is less than 90° and optimally 0°. As a result of the inclination of the blades 7, the splashing of the medium during their immersion is smaller than during aeration. This significantly reduces the amount of oxygen entering the medium during mixing compared to the amount of oxygen introduced during aeration. Disc 1 consists of two identical halves 13. They are connected to each other by four connectors 14 fastened with screws 11 secured with nuts. By dividing disc 1 into two halves 13, it is easier to replace the discs in the aerator. Rotating aerator discs, both during aeration and mixing, provide movement of the medium – sewage contained in closed tanks. This ensures even distribution of sludge throughout the tank and prevents it from settling.