Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды

 

Использование: в области охраны окружающей среды для очистки сточных вод от масло- и нефтепродуктов, в частности для очистки водной среды от загрязнений, и для сбора нефти, разлившейся на поверхности открытого водоема или емкостного сооружения. Сущность изобретения: устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды содержит корпус, выполненный в виде полупогруженного стакана, сообщающегося с водоемом открытой частью. Закрытая часть стакана снабжена дополнительным трубопроводом, установленным с возможностью вертикального перемещения и соединенным с отводящим трубопроводом, а всасывающая головка выполнена в виде всасывающих патрубков, установленных под углом к поверхности воды и соединенных посредством гибкого трубопровода с корпусом выше уровня его контакта с водой, при этом поплавки установлены под всасывающими патрубками. 2 ил.

Изобретение относится к области очистки сточных вод от масло- и нефтепродуктов, а также может быть отнесено к средствам защиты окружающей, в частности водной, среды от загрязнений и использовано для сбора нефти, разлившейся на поверхности открытого водоема или емкостного сооружения.

Известно устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности водоемов, содержащее поплавки, нефтесборную воронку, крышку и гибкий трубопровод, при этом нефтесборная воронка снабжена крестовиной с вертикально установленными стержнями с резьбой, на которых закреплены поплавки и разновесы, кроме того, нефтесборная воронка снабжена расположенным по центру патрубком с отверстиями для приема нефти, при этом крышка в верхней части снабжена поплавком, а боковая стенка ее снабжена отверстиями (Авт. св. СССР 1108168, кл. Е 02 В 15/04, 1984).

Основное достоинство известного устройства состоит в том, что подбором разновесов плавучесть устройства регулируется так, что при заполненной нефтью нефтесборной воронке устройство тонет в нефти, но плавает в водной фазе, причем устройство располагается на границе раздела фаз. Но дело в том, что простым подбором разновесов и поплавков довольно сложно установить устройство таким образом, чтобы нефтесборная воронка четко была бы на границе раздела фаз вода-нефть. Даже если находящееся в нерабочем положении устройство удается установить на границе фаз, то при включении на отсасывание вакуумного шланга, заполненного нефтью, устройство начнет тонуть, а воронка станет захватывать воду. При этом, устройство не может захватывать тонкий слой масло- и нефтепродуктов, так как уровень отбора нефтепродуктов над границей раздела фаз регулируется перемещением поплавков на вертикальных стержнях с резьбой. Такое решение сложно и сомнительно, так как поплавки заглублены полностью и держат на плаву все устройство независимо от того, на какой глубине находятся сами.

Кроме того, устройство не способно настраиваться автоматически, так как постоянно может меняться солевой состав воды и температура, а также загрязняться само устройство в процессе эксплуатации. Все это влияет на плавучесть устройства и, чтобы сохранять его требуемое заглубление, надо постоянно добавлять или убирать разновесы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению является устройство для сбора нефти с поверхности воды, содержащее поплавок, всасывающую головку, соединенную при помощи трубопровода и шланга с вакуумной емкостью, причем всасывающая головка выполнена из двух частей тарельчатой формы нижней и верхней, между которыми образована всасывающая щель, при этом нижняя часть головки снабжена направляющей потока нефти, решетчатым ограждением и соединительными элементами в виде трубок с гайками для крепления верхней части головки и регулирования высоты всасывающей щели, а верхняя часть головки снабжена дополнительным поплавком (Авт.св. N 1086064, кл. Е 02 В 15/04, 1984). Данное устройство принято в качестве прототипа.

Прототип имеет следующие недостатки необходимость каждый раз в зависимости от слоя нефтепродуктов настраивать всасывающую головку, закрепляя при этом ее верхнюю часть гайками и обеспечивая тем самым нужную высоту всасывающей щели; кроме того, вызывает сомнение осуществимость предложенного регулирования высоты всасывающей щели таким образом, чтобы она при работе целиком погружалась в слой масла.

Ведь если щель будет шире оптимальной величины для данного слоя нефтепродуктов и данной амплитуды колебания при волнении, то без соответствующей подналадки всасывающая головка не погрузится в слой нефтепродуктов и вакуум не будет создан, потому что всасывающая щель будет связана с атмосферой. Таким образом, устройство просто не будет работать. Причем в спокойном состоянии устройство также не будет работать. Чтобы устройство "заработало" необходимо или как-то придавить (обмакнуть в воду) всасывающую головку таким образом, чтобы щель полностью погрузилась в слой нефтепродуктов, прекратив тем самым доступ воздуха и создав соответственно вакуум, или ждать волну, способную "обмакнуть" всасывающую головку в воду. Есть еще один вариант для создания вакуума это выполнение всасывающей головки с очень маленькой щелью. Но этот вариант не приемлем, потому что устройство практически работать не будет тут же засорится окислившимися нефтепродуктами.

Таким образом, устройство не способно настраиваться автоматически для отсасывания только верхнего слоя на границе раздела воздух-жидкость, т.е. известное устройство не способно отсасывать слой нефтепродуктов, так как этот слой очень тонок, а для отсасывания этого тонкого слоя такую конструкцию с полным погружением щели в слой нефтепродуктов не отрегулировать.

Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание такого устройства, которое сохраняло бы свою работоспособность при любых условиях, т.е. устройство было бы способно настраиваться автоматически на отсасывание только верхнего слоя на границе раздела воздух-жидкость и при волнении, и в спокойном состоянии. Кроме того, предлагаемое устройство должно быть простым в отношении конструкции и несложным в эксплуатации, т.е. не требующим постоянного регулирования.

Всем этим задачам отвечает устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, содержащее поплавок и всасывающую головку, снабженную также поплавками, отводящий трубопровод и вакуумную емкость и снабженное согласно изобретению корпусом, выполненным в виде полупогруженного стакана, сообщающегося с водоемом открытой частью, при этом закрытая его часть снабжена дополнительным трубопроводом, установленным с возможностью вертикального перемещения и соединенным с отводящим трубопроводом, а всасывающая головка выполнена в виде всасывающих патрубков, установленных под углом к поверхности воды и соединенных посредством гибкого трубопровода с корпусом выше уровня его контакта с водой, при этом поплавки установлены под всасывающими патрубками.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды отличается тем, что оно снабжено корпусом, выполненным в виде полупогруженного стакана, сообщающегося с водоемом открытой частью, при этом закрытая его часть снабжена дополнительным трубопроводом, установленным с возможностью вертикального перемещения и соединенным с отводящим трубопроводом, а всасывающая головка выполнена в виде всасывающих патрубков, установленных под углом к поверхности воды и соединенных посредством гибкого трубопровода выше уровня его контакта с водой, при этом поплавки установлены под всасывающими патрубками.

Таким образом, предлагаемое изобретение является новым, т.е. не известным из предшествующего уровня техники.

Предлагаемое устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды представляет собой единое целое только во взаимосвязи всех признаков, совокупность которых позволяет решить поставленную задачу, а именно создать такое устройство, которое могло бы отсасывать только верхний слой нефтепродуктов на границе раздела воздух-жидкость, настраиваясь автоматически в соответствии с меняющимися условиями.

Так, оборудование устройства для сбора масло- и нефтепродуктов с поверхности воды корпусом, выполненным в виде полупогруженного стакана, позволяет создать то необходимое пространство, в которое для последующего удаления поступает верхний слой жидкости, а выполнение корпуса в виде полупогруженного стакана, сообщающегося с водоемом открытой своей частью, дает возможность воде, неизбежно попадающей вместе с нефтепродуктами, забираемыми с поверхности водоема при помощи всасывающих головок, возвращаться обратно в водоем. Причем установка в закрытой части корпуса воздуховода, выполненного с возможностью вертикального перемещения, дает возможность расположить этот воздуховод в непосредственной близости от поверхности воды так, чтобы удалить из корпуса устройства собирающиеся и накапливающиеся там масло- и нефтепродукты.

При этом выполнение всасывающих головок в виде всасывающих патрубков, опирающихся на поплавки, и гибкого трубопровода, посредством которого всасывающие патрубки соединены с корпусом устройства, позволяет всасывающей головке разворачиваться на поплавке, как на опоре, и менять положение (заглубление) относительно поверхности жидкости при погружении устройства в воду, т. е. автоматически настраиваться на границе раздела воздух-жидкость. Кроме того, соединение всасывающей головки с корпусом устройства посредством гибкого трубопровода выше уровня контакта корпуса с водой обеспечивает первоначальную, исходную установку всасывающих патрубков под углом к поверхности воды с погружением щели в воду, что позволяет всасывающим головкам автоматически настраиваться на удаление только верхнего слоя, содержащего масло- и нефтепродукты. То же самое можно сказать и о необходимости установки поплавков под всасывающими патрубками, позволяющими автоматически устанавливать щель всасывающих патрубков на уровне раздела воздух-жидкость при работе устройства.

Сравнение предлагаемого технического решения также и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие данное техническое решение от прототипа. Таким образом, данное изобретение не является очевидным для специалистов данной области техники и представляет собой определенный шаг в развитии техники, т.е. является прогрессивным, что позволяет считать его соответствующим изобретательскому уровню.

Кроме того, технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении надежности работы при одновременной автоматической настройке устройства на удаление только верхнего слоя на границе раздела воздух-жидкость. При этом данное устройство является достаточно простым в изготовлении, не требующим наличия постоянного обслуживающего персонала, так как является саморегулирующимся и самонастраивающимся устройством.

На фиг.1 показано устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды перед началом работы, вид сбоку; на фиг.2 устройство во время работы, вид сбоку.

Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды содержит корпус 1, выполненный в виде полупогруженного стакана, снабженного поплавком 2 и сообщающегося с водоемом 3 нижней своей открытой частью 4, при этом дно 5 закрытой части 6 корпуса 1, находящейся над поверхностью водоема 3, снабжено трубопроводом 7, установленным с возможностью вертикального перемещения и соединенным посредством отводящего трубопровода 8 с вакуумной емкостью (условно не показана). При этом трубопровод 8 выполнен из гибкого гофрированного материала и снабжен вентилем 9. Кроме того, корпус 1 оборудован всасывающими головками 10, состоящими каждая из всасывающего патрубка 11 с щелью 12 и гибкого трубопровода 13, посредством которого патрубок 11 соединен с корпусом 1 выше уровня его контакта с водой. При этом патрубок 11 установлен под углом к поверхности воды и снабжен поплавком 14, установленным под всасывающим патрубком 10, и решетчатым ограждением 15.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы устройство опускают на воду. При опускании устройства на воду всасывающие головки 10 устанавливаются так, что щель 12 каждого всасывающего патрубка 11 полностью находится в слое масло- и нефтепродуктов. Это происходит за счет того, что патрубки 11 установлены под углом к поверхности водоема 3. Затем трубопровод 7 устанавливают таким образом, чтобы его нижний конец находился бы в непосредственной близости от поверхности воды. После этого создают вакуум, для чего открывают вентиль 9 и через трубопровод 7 и отводящий трубопровод 8 воздух из корпуса 1 отводят в вакуумную емкость (условно не показана). При создании вакуума корпус 1 опускается, начинает как бы "тонуть", а патрубки 11 всасывающих головок 10 за счет того, что гибко соединены с корпусом 1 и оборудованы поплавками 14, не "тонут". В результате этого патрубки 11 поворачиваются так, что щель 12 каждого патрубка 11 частично оказывается над поверхностью водоема 3. При этом через щель 12 в патрубок 11 проникает часть атмосферного воздуха. Вакуумная система нарушена и тогда корпус 1 перестает погружаться, т.е. "тонуть". При этом патрубки 11 за счет "срыва" вакуумного пространств автоматически устанавливаются на уровне поверхности раздела масло-воздух, т.е. отсасывают только верхний слой слой масло- и нефтепродуктов, находясь при этом в состоянии равновесия, устанавливаемого автоматически. Причем вода, неизбежно попадающая вместе с масло- и нефтепродуктами в корпус 1, вновь возвращается в водоем 3 через открытую часть 4 корпус 1, а столб масло- и нефтепродуктов постепенно накапливается в корпусе 1 и достигает трубопровода 7, установленного над уровнем воды перед началом работы. Затем масло- и нефтепродукты при помощи трубопровода 7 и через отводящий трубопровод 8 отводятся из корпуса 1. Это происходит до тех пор, пока весь уровень масло- и нефтепродуктов не будет удален с поверхности водоема.

Изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано для удаления масло- и нефтепродуктов с поверхности любых водоемов, отстойников и емкостных сооружений. Оно не сложно в изготовлении, при этом автоматически настраивается на удаление верхнего слоя жидкости, поэтому довольно просто и надежно в эксплуатации.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ, содержащее поплавки, всасывающее приспособление, отводящий трубопровод, соединенный с вакуумной емкостью, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным трубопроводом и корпусом, выполненным в виде стакана с отверстием в днище, полупогруженного в водоем открытой частью, в отверстии стакана соосно с ним установлен с возможностью вертикального перемещения дополнительный трубопровод, соединенный в верхней части с отводящим трубопроводом, а всасывающее приспособление выполнено в виде всасывающих патрубков, установленных под углом к поверхности воды и соединенных посредством гибких трубопроводов с корпусом выше уровня его контакта с водой, при этом под каждым всасывающим патрубком установлен поплавок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2