СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ МИКРОПЕРФОРАЦИЙ НА ЭЛАСТИЧНОМ ЧЕХЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR MAKING MICROPERFORATIONS ON ELASTIC JACKET AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Предлагаемая группа изобретений относится к изготовлению аэрационных устройств очистных сооружений для биологической активационной очистки бытовых сточных вод активным илом во взвешенном состоянии, используемых в отдельно стоящих коттеджах, приусадебных домах, школах, предприятиях общественного питания и т.д. Конкретно предлагаемая группа изобретений касается способа перфорирования эластичного чехла трубы аэратора устройства для очистки сточных вод и конструкции устройства, предназначенного для осуществления этого способа.
Устройство для очистки сточных вод показано, в частности, в патенте RU №52847 U1, 2006 г. В этом устройстве использованы придонные аэраторы, каждый из которых состоит из подводящего трубопровода и горизонтальной трубы. Горизонтальные трубы придонных аэраторов располагаются в зоне днища уравнивающего и активационного резервуаров либо в любых аэрируемых камерах. Каждая горизонтальная труба имеет два ряда достаточно крупных отверстий, расположенных продольно с разных сторон трубы. Цилиндрическая поверхность трубы охвачена микроперфорированным эластичным чехлом, герметично закрепленным на ней хомутами. При наружном давлении в уравнивающем или активационном резервуарах более высоком, чем внутреннее давление в горизонтальной трубе и соответственно в эластичном чехле, микроперфорации самозакрываются, а открываются в тот момент, когда в горизонтальную трубу подается воздух, который через отверстия в трубе попадает внутрь эластичного чехла, раздувая и слегка растягивая поверхность чехла и открывая в этот момент микроотверстия - микроперфорации, обладающие такими же эластичными свойствами, как и чехол. В описании к патенту лишь указано на то, что микроперфорации в чехле выполняются путем прокалывания, но при этом не раскрыт ни способ нанесения микроперфораций на чехол, ни устройство, обеспечивающее их нанесение.
Известен способ перфорации рулонной полимерной пленки, раскрытый в патенте RU №2302100, 2007 г. При осуществлении способа используют барабан, поверхность которого перфорирована отверстиями, расположенными параллельными рядами вдоль образующих барабана. При нанесении перфорации на пленку используют также шаблон в виде планки, которая устанавливается на поверхности барабана вдоль его образующей и имеет отверстия, соответствующие отверстиям на поверхности барабана. Рукавную пленку с рулона перематывают на перфорационный барабан, и ее конец закрепляют на поверхности барабана. После перемотки устанавливают шаблон, прижимая его к перемотанной на барабан пленке. Дрелью сверлят отверстия в пленке через шаблон, последовательно переставляя его по кругу и фиксируя на поверхности барабана.
Известный способ не пригоден для выполнения в рукавной пленке микроперфораций (т.е. перфораций очень малых размеров) в шахматном порядке, т.к. предусматривает порядное сверление отверстий дрелью, из-за чего в принципе невозможно получить микроотверстия (в силу особенностей используемого инструмента). Применение шаблона с одним рядом отверстий не позволяет наносить на пленку перфорации таким образом, что в каждых двух соседних рядах отверстия одного ряда смещены относительно отверстий другого ряда в шахматном порядке. В целом процесс перфорации пленки известным способом является трудоемким и низкопроизводительным, поскольку предусматривает выполнение отверстий в каждом ряду не одновременно, а последовательно, перемещая дрель с одной позиции на другую. При этом для формирования следующего ряда отверстий необходимо устанавливать шаблон в новое положение, переставляя его по кругу.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи по обеспечению получения эластичного чехла трубы аэратора устройства для очистки сточных вод с выполненными в чехле микроперфорациями с минимальными затратами по времени и повышении производительности изготовления.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в повышении производительности и снижении трудоемкости при выполнении микроперфораций в эластичном чехле, в получении качественного готового изделия, максимально удовлетворяющего предъявляемым к нему требованиям при использовании его по функциональному назначению благодаря достижению точно упорядоченного расположения перфораций на поверхности чехла.
Для достижения указанного технического результата предлагается способ выполнения щелевидных микроперфораций в эластичном чехле трубы аэратора устройства для очистки сточных вод, согласно которому в качестве исходной заготовки эластичного чехла используют цилиндрический рукав из полимерной пленки, который перед нанесением на него микроперфораций предварительно складывают пополам по двум диаметрально противоположным образующим его цилиндрической поверхности с образованием плоской детали (заготовки). На предварительно сложенный в плоскую деталь рукав осуществляют нанесение микроперфораций посредством перфорирующего узла. Перфорирующий узел представляет собой пару цилиндрических установленных один над другим и параллельно друг другу синхронно и синфазно вращающихся перфорирующих барабанов с перфорирующими колками, смонтированными на поверхности каждого из них параллельными рядами по образующим его цилиндрической поверхности на одинаковом расстоянии друг от друга, при этом в пределах ряда колки равноотстоят друг от друга, а соседние ряды смещают друг относительно друга в шахматном порядке. Для нанесения перфорации на рукав, сложенный в плоскую деталь, последнюю подают в зазор между перфорирующими барабанами, ориентируя образующую рукава перпендикулярно общей вертикальной плоскости, проходящей через оси барабанов, которые, вращаясь навстречу друг другу, перемещают плоскую деталь в направлении, перпендикулярном вертикальным осям барабанов, и прорезают в указанной детали своими колками щелевидные микроперфорации. Взаимное положение рядов колков на барабанах, расположение колков в рядах и конфигурацию колков обеспечивают таким образом, что в результате в сложенном в плоскую деталь цилиндрическом рукаве, пропущенном через перфорирующие барабаны, образуются параллельные ряды щелевидных отверстий (микроперфораций), ориентированных вдоль образующих рукава, при этом в каждой паре соседних рядов щелевидных отверстий отверстия одного ряда смещены относительно отверстий другого ряда в шахматном порядке, а щелевидные отверстия на верхнем и нижнем слоях материала плоской детали рукава расположены строго одно под другим. Крепление барабанов относительно друг друга осуществляют таким образом, что расстояние между образующими лезвий колков барабанов в зоне минимального зазора между ними (в наиболее узкой зоне между ними) составляет не более половины толщины материала. Форма каждого колка имеет вид треугольной призмы, одну из граней которой закрепляют на цилиндрической поверхности барабана таким образом, что противолежащее этой грани ребро треугольной призмы, которое представляет собой перфорирующее лезвие колка, располагают в плоскости, перпендикулярной образующей барабана, а угол между двумя другими гранями выбирают не более 45 градусов, при этом ребро, представляющее собой перфорирующее лезвие колка, выполняют по дуге конгруэнтной окружности барабана, а лезвия колков верхнего и нижнего барабанов при вращении строго располагают в одной вертикальной плоскости.
Предпочтительно, чтобы параметры барабанов с рядами колков были выбраны таким образом, а плоская деталь рукава была ориентирована относительно пары барабанов таким образом, что при нанесении щелевидных перфораций на плоскую деталь рукава краевые кромки по длине плоской детали, имеющие одинаковую ширину, составляющую приблизительно 5 мм, оставляют неперфорированными.
Для реализации способа предлагается устройство для выполнения щелевидных микроперфораций в эластичном чехле трубы аэратора устройства для очистки сточных вод, которое содержит пару цилиндрических установленных один над другим и параллельно друг другу имеющих возможность синхронно и синфазно вращения во встречном направлении перфорирующих барабанов с перфорирующими колками, смонтированными на поверхности каждого из них параллельными рядами по образующим его цилиндрической поверхности на одинаковом расстоянии друг от друга, при этом в пределах ряда колки равноотстоят друг от друга. Взаимное положение рядов колков на барабанах, расположение колков в рядах и конфигурация колков таковы, что в результате в сложенном в плоскую деталь цилиндрическом рукаве, являющемся заготовкой эластичного чехла и пропущенном через перфорирующие барабаны, образуются параллельные ряды щелевидных отверстий (микроперфораций), ориентированных вдоль образующих рукава, при этом в каждой паре соседних рядов щелевидных отверстий отверстия одного ряда смещены относительно отверстий другого ряда в шахматном порядке, а на верхнем и нижнем слоях рукава щелевидные отверстия расположены одно под другим. Крепление барабанов относительно друг друга осуществлено таким образом, что расстояние между образующими лезвий колков барабанов в зоне минимального зазора между ними (в наиболее узкой зоне между ними) составляет не более половины толщины материала. Форма каждого колка имеет вид треугольной призмы, одна из граней которой закреплена на цилиндрической поверхности барабана таким образом, что противолежащее этой грани ребро треугольной призмы, которое представляет собой перфорирующее лезвие колка, располагается в плоскости, перпендикулярной образующей барабана, а угол между двумя другими гранями выбирают не более 45 градусов, при этом ребро, представляющее собой перфорирующее лезвие колка, выполнено по дуге конгруэнтной окружности барабана, а лезвия колков верхнего и нижнего барабанов при вращении строго расположены в одной вертикальной плоскости. Расстояние между боковыми поверхностями треугольной призмы, расположенными по разные стороны от перфорирующего лезвия, каждого колка верхнего и нижнего барабанов равно 0,5-1,5 мм. Дугообразные лезвия каждого окружного ряда (т.е. ряда, огибающего по окружности цилиндрическую поверхность барабана) колков барабана лежат на одной окружности, концентричной окружности цилиндрической поверхности этого барабана.
Параметры барабанов с рядами колков выбраны таким образом, что при нанесении щелевидных перфораций на плоскую деталь рукава краевые кромки по длине плоской детали, имеющие одинаковую ширину, составляющую приблизительно 5 мм, остаются неперфорированными.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен перфорирующий узел, вид спереди; на фиг.2 - перфорирующий узел, вид сбоку; на фиг.3 - рабочий орган - колок, в аксонометрии, на фиг.4 - процесс выполнения перфорации, фиг.5 - готовый эластичный чехол с нанесенными щелевидными микроперфорациями. Далее раскрывается конструкция устройства, предназначенного для выполнения щелевидных микроперфораций в эластичном чехле трубы аэратора. Ниже на примере работы этого устройства будет показан способ нанесения микроперфораций на эластичный чехол.
Предлагаемое устройство содержит установленные один над другим верхний цилиндрический перфорирующий барабан 1 и нижний цилиндрический перфорирующий барабан 2. Оси барабанов 1 и 2 параллельны между собой. Устройство имеет привод (не показан), обеспечивающий синхронное и синфазное вращение барабанов 1 и 2 во встречном направлении.
На поверхности каждого барабана 1, 2 смонтированы параллельными рядами перфорирующие колки 3. Ряды колков расположены по образующим цилиндрической поверхности соответствующего барабана 1, 2 на одинаковом расстоянии друг от друга. В пределах каждого ряда колки 3 расположены на одном и том же расстоянии друг от друга, причем для всех рядов обоих барабанов 1, 2 это расстояние между соседними колками одинаково, а соседние ряды на барабанах смещены в шахматном порядке.
Взаимное положение рядов колков 3 на барабанах 1 и 2, расположение колков в рядах и конфигурация колков таковы, что в результате в сложенном в плоскую деталь 4 цилиндрическом рукаве (который является заготовкой эластичного чехла), пропущенном через перфорирующие барабаны 1 и 2, образуются параллельные ряды щелевидных микроперфораций, которые ориентированы вдоль образующих рукава, при этом в каждой паре соседних рядов щелевидных отверстий отверстия одного ряда смещены относительно отверстий другого ряда в шахматном порядке.
Для того чтобы обеспечить получение щелевидных микроперфораций, распределенных указанным образом в сложенном в плоскую деталь 4 цилиндрическом рукаве, каждому колку 3 придают форму треугольной призмы. Одна из граней треугольной призмы, обозначенная позицией 5, закреплена на цилиндрической поверхности соответствующего барабана 1, 2 таким образом, что противолежащее этой грани ребро 6 треугольной призмы располагается в плоскости, перпендикулярной образующей барабана, а следовательно, и оси барабана. При этом ребро 6 треугольной призмы представляет собой перфорирующее лезвие колка и имеет дугообразную форму, причем дугообразные лезвия каждого окружного ряда (т.е. ряда, огибающего по окружности цилиндрическую поверхности барабана) колков 3 соответствующего барабана 1, 2 лежат на одной окружности, концентричной окружности цилиндрической поверхности этого барабана. Как можно увидеть на фиг.1, расположение колков 3 на барабанах 1 и 2 таково, что колки 3 барабанов 1, 2 оказываются расположенными строго один над другим с образованием минимального зазора не более половины толщины материала, для создания друг для друга противорежущей кромки, что обеспечивает надежное получение качественных перфораций.
Для обеспечения определенной длины ребра 6 (т.е. перфорирующего лезвия) колкам 3 задают отношение расстояния между боковыми поверхностями 7 и 8 (основания) треугольной призмы, расположенными по разные стороны от перфорирующего лезвия, каждого колка верхнего барабана и расстояния между соответствующими боковыми поверхностями треугольной призмы, каждого колка нижнего барабана, которое составляет 0,5-1,5 мм. Наиболее предпочтительно, чтобы расстояние между боковыми поверхностями 7 и 8 треугольной призмы каждого колка 3 верхнего и нижнего барабанов было равно 1 мм,
Параметры барабанов по их длине с рядами колков выбраны таким образом, что при нанесении перфораций на плоскую деталь рукава краевые кромки по длине плоской детали, имеющие одинаковую ширину, составляющую приблизительно 5 мм, остаются неперфорированными.
Выполнение щелевидных микроперфораций в эластичном чехле трубы аэратора осуществляется следующим образом.
В качестве исходной заготовки эластичного чехла используют цилиндрический рукав из полимерной (полиуретановой) пленки, имеющей толщину 0,3-0,8 мм. Цилиндрический рукав перед нанесением на него микроперфораций предварительно складывают пополам по двум диаметрально противоположным образующим его цилиндрической поверхности с образованием плоской детали (заготовки). Полученную плоскую деталь подают в зазор между перфорирующими барабанами 1 и 2, располагая образующую рукава перпендикулярно параллельным осям барабанов. Вращающиеся синхронно и синфазно навстречу друг другу барабаны 1 и 2 перемещают плоскую деталь в направлении, перпендикулярном осям барабанов, сначала дугообразные лезвия сжимают пленку, а затем прорезают в указанной детали своими колками щелевидные микроперфорации. Так как лезвия колков установлены с зазором, то колки сначала под действием силы Р сжимают пленку, а затем внедряются, проникают в материал на три четверти толщины, а дальше под действием раздвигающей силы F образуется впереди лезвия разломная трещина, которая и является микроперфорацией. Таким образом, каждый колок верхнего и нижнего барабанов своими лезвиями внедряются соосно в плоскую деталь на глубину чуть больше толщины материала, производя надрыв на внутренней поверхности стенок рукава, образуя тонкие реснички. Эти реснички при отсутствии воздуха в рукаве аэратора, т.е. при закрытии микропор, гарантированно препятствуют проникновению мелких загрязнений и ила в тело рукава. При поступлении же избыточного давления в трубу, а соответственно и в рукав, он растягивается, что способствует и растяжению микротрещин, в результате чего воздух выходит сквозь них в емкость, производя мелкопузырьчатую аэрацию сточных вод, тем самым обеспечивается эффективная мелкопузырьчатая аэрация активного ила.