Установка для удаления нефти и нефтепродуктов с болотистой водной поверхности

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для очистки водной поверхности водоемов и болот от нефти и нефтепродуктов. Установка содержит захватывающее устройство, насос и электродвигатель, закрепленные на стреле-удлинителе, установленной на самоходном транспортом средстве по болотистой почве или судне, сборники нефти и нефтепродуктов, соединенные с насосом трубопроводной системой. Насос выполнен открытого типа и состоит из установленной горизонтально большой конической шестерни, ориентированной зубьями вниз, и ведущей малой конической шестерни, заключенной в корпус и находящейся в зацеплении с большой шестерней. Вал малой шестерни соединен через редуктор с электродвигателем. К нижней стороне корпуса малой шестерни подсоединен нагнетательный патрубок, сообщенный трубопроводной системой со сборниками нефти и нефтепродуктов. Захватывающее устройство состоит из двух конусов, расположенных один под другим и ориентированных вершинами вверх. Верхний конус размещен на водной поверхности, а его наружные края плавно отогнуты вверх до уровня расположения вершины конуса и соединены круглой горизонтальной плитой с образованием замкнутого объема. К нижнему конусу снизу прикреплена круглая плита также с образованием замкнутого объема. Замкнутые объемы верхнего и нижнего конусов разделены вертикальными радиальными перегородками на секции, заполняемые сжатым воздухом или водой. Между ними и верхним конусами расположены большая и малая шестерни, которые снизу плотно ограждены сеткой для предупреждения попадания твердых частиц между зубьями шестерен. Благодаря такой конструкции установка обеспечивает высокие эффективность и экономичность процесса удаления больших количеств разлитых по болотистой водной поверхности нефти и нефтепродуктов путем значительного уменьшения количества перекачиваемой воды и снижения за счет этого нерациональных затрат энергии. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для очистки болотистой водной поверхности водоемов от нефти и нефтепродуктов, плавающих на ней в результате аварий, связанных с разрывами нефтепроводов, или в местах случайного залпового слива в реки, водоемы и моря нефти, нефтепродуктов и масел.

Известна установка для удаления нефти с поверхности водоемов, содержащая неподвижный корпус и трубопровод откачки нефти, подвижную воронку с поплавком, прикрепленную к корпусу с помощью гибкой диафрагмы (SU 361250 A, 17.01.73).

Недостатком известной установки является то, что вместе с нефтью по трубопроводу откачивается значительное количество воды, которую необходимо отделять и откачивать из сборника, что значительно снижает эффективность и экономичность процесса удаления нефти с поверхности водоемов.

Наиболее близкой к предлагаемой является установка для удаления нефти и нефтепродуктов с водной поверхности, включающая каркас, захватывающее устройство, насос, электродвигатель с вертикальным валом и сборники нефти и нефтепродуктов, соединенные с насосом трубопроводной системой (SU 458136 A, 25.01.75).

Недостатком этой известной установки является то, что она предназначена для снятия малых количеств нефти и нефтепродуктов, плавающих в виде тонкой пленки на поверхности воды, и не может обеспечить эффективное и экономичное удаление больших количеств нефти и нефтепродуктов с больших поверхностей воды или удаление нефти и нефтепродуктов в труднодоступных местах.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности и экономичности процесса удаления больших количеств нефти и нефтепродуктов путем значительного уменьшения количества перекачиваемой воды и снижения за счет этого нерациональных затрат энергии.

Поставленная цель достигается тем, что установка для удаления нефти и нефтепродуктов с болотистой водной поверхности, включающая каркас, захватывающее устройство, насос, электродвигатель с вертикальным валом и сборники нефти и нефтепродуктов, соединенные с насосом трубопроводной системой, согласно изобретению, снабжена стрелой-удлинителем, установленной на самоходном транспортном средстве по болотистой почве или судне, а насос выполнен открытого типа и состоит из установленной горизонтально основной большой конической шестерни с вертикальным валом, ориентированной зубьями вниз, и ведущей малой конической шестерни меньшего размера с горизонтальным валом, заключенной в корпус и находящейся в зацеплении с основной большой шестерней, причем корпус малой шестерни плотно прилегает вокруг нее снизу и сбоку на 1/4 оборота, а также с двух торцевых сторон, перекрывает зубчатое зацепление большой и малой шестерен наружным и внутренним ползунами и соприкасается с наружным и внутренним венцами основной большой шестерни лабиринтными уплотнениями по всей ширине корпуса, при этом длина корпуса в свету равна длине зуба, а ширина корпуса в свету больше диаметра малой шестерни на величину не менее двух расстояний между зубьями, боковая стенка корпуса со стороны примыкания к малой шестерне отстоит от плоскости зубьев большой шестерни на величину высоты зуба, а с противоположной стороны боковая стенка корпуса примыкает плотно к зубьям большой шестерни уплотняющим ползуном, выполненным шириной не менее одного расстояния между зубьями, кроме того, трущиеся поверхности ползунов выполнены из антифрикционного материала по отношению к стали, корпус прижат к основной большой шестерне устройством, упирающимся в упорные подшипники вала основной большой шестерни, к нижней стороне корпуса посередине между малой шестерней и примыкающим к зубьям большой шестерни уплотняющим ползуном подсоединен нагнетательный патрубок, сообщенный трубопроводной системой со сборниками нефти и нефтепродуктов, вал малой шестерни соединен через редуктор с электродвигателем, а корпус малой шестерни, электродвигатель и корпуса подшипников вала основной большой шестерни и жестко соединены между собой каркасом с возможностью подвески последнего вместе с захватывающим устройством на стреле-удлинителе и их транспортировки в подвешенном состоянии.

При этом захватывающее устройство состоит из двух конусов, расположенных один под другим и ориентированных вершинами вверх, из которых верхний конус размещен на водной поверхности и имеет угол наклона образующих к горизонтали больший, чем нижний конус, причем наружные края верхнего конуса плавно отогнуты вверх до уровня расположения вершины конус и соединены круглой горизонтальной верхней плитой с образованием замкнутого объема, через который проходит вверх от малой шестерни вал электродвигателя, а нижнему конусу снизу прикреплена круглая плита также с образованием замкнутого объема, кроме того, замкнутые объемы верхнего и нижнего конусов секционированы вертикальными радиальными перегородками, верхние точки образованных секций снабжены трубками для соединения с вакуум-ресивером или ресивером со сжатым воздухом, а нижние точки этих секций соединены трубками с водным пространством, при этом между нижним и верхним конусами расположены большая и малая шестерни, которые снизу плотно ограждены сеткой для предупреждения попадания твердых частиц между зубьями шестерен.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана установка для удаления нефти и нефтепродуктов с болотистой водной поверхности, вертикальный разрез; на фиг. 2 - вид А-А на фиг. 1 при выполнении большой конической шестерни с прямыми зубьями; на фиг. 3 - то же при выполнении большой конической шестерни с косыми зубьями; на фиг. 4 - то же при выполнении большой конической шестерни с кривыми зубьями; на фиг. 5 - вид Б-Б на фиг. 1; на фиг. 6 - вид В-В на фиг. 5; на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 2; на фиг. 8 - разрез Д-Д на фиг. 6; на фиг. 9 - монтажная схема установки.

Установка для удаления нефти и нефтепродуктов с болотистой водной поверхности включает шестеренчатый насос открытого типа, состоящий из установленной горизонтально основной большой конической шестерни 1 с вертикальным валом 2 и зубьями: или прямым 3, или косыми 4, или кривыми 5, ориентированными вниз, и вертикальной малой конической шестерни 6 с горизонтальным валом 7 и зубьями 8, находящимися в зацеплении с зубьями 3 основной большой шестерни 1. Малая коническая шестерня 6 заключена в корпус 9, плотно прилегающий вокруг шестерни 6 снизу и сбоку на 1/4 оборота, а также с двух торцевых сторон. Корпус 9 перекрывает зубчатое зацепление большой и малой шестерен 1 и 6 ползунами: наружным 10 и внутренним 11, соприкасающимися, соответственно, с наружным и внутренним венцами, основной большой шестерни 1 лабиринтными уплотнениями 12 типа "выступ-впадина".

К основанию боковой стенки корпуса 9 малой шестерни 6 прикреплен ползун 13 из антифрикционного материала, прилегающий плотно к зубьям 3 основной большой шестерни 1. Ширина ползуна 13 составляет не менее одного расстояния между зубьями 3 основой большой конической шестерни 1, при этом ползун 13 плотно прилегает к зубьям 3 по всей их длине. Для достижения плотности, обеспечиваемой лабиринтными уплотнениями 12, ползуны наружный 10 и внутренний 11 выполнены в виде фланцев и прикреплены к корпусу 9 болтами, а для достижения плотности между ползуном 13 и зубьями 3 шестерни 1 корпус 9 плотно прижат к зубьям 3 шестерни 1 от корпусов 14 и 15 упорных подшипников на валу 2 упорными устройствами 16. Вал 7 малой шестерни 6 соединен через редуктор с электродвигателем 17. Корпус 9 малой шестерни 6, электродвигатель 17 и корпуса 14 и 15 подшипников жестко соединены упорными устройствами 16 в каркас, который вместе с захватывающим устройством может подвешиваться при работе или транспортироваться в подвешенном состоянии стрелой-удлинителем. К нижней стороне корпуса 9 посередине между малой шестерней 6 и ползуном 13 подсоединен нагнетательный патрубок 18, соединенный шлангами и трубопроводами со сборниками нефти и нефтепродуктов (не показано).

Захватывающее устройство состоит из двух осесимметрично расположенных один под другим конусов: верхнего 19 и нижнего 20, ориентированных вершинами вверх. Верхний конус 19 захватывающего устройства имеет угол наклона образующих к горизонтали больший угла наклона к горизонтали образующих нижнего конуса 20. Наружные края верхнего конуса 19 плавно отогнуты вверх до уровня расположения вершины конуса и соединены горизонтальной круглой верхней плитой 21 с образованием замкнутого объема, через который проходит вертикально вверх вал электродвигателя 17, соединенный через редуктор с валом 7 малой шестерни 6. Замкнутый объем верхнего конуса 19 секционирован вертикальными радиальными перегородками (не показано) так, что верхние точки секций соединены трубками 22 с вакуум-ресивером или ресивером со сжатым воздухом, а нижние точки соединены трубками 29 с водным пространством, на поверхности которого расположен верхний конус 19. К нижнему конусу 20 снизу прикреплена круглая плита 24 с образованием замкнутого объема, который разделен вертикальными радиальными перегородками (не показано), как и объем верхнего конуса 19, на секции, также имеющие трубки, соответственно, верхние 22 и нижние 23. Между конусами верхним 19 и нижним 20 расположены шестерни большая 1 и малая 6, которые снизу плотно ограждены сеткой (не показано) для предупреждения попадания между зубьями 3 и 8 шестерен 1 и 6 твердых частиц.

Установка для удаления нефти и нефтепродуктов с болотистой водной поверхности работает следующим образом.

Установку, расположенную на секционированных конусах 19 и 20, перемещают и устанавливают с помощью стрелы-удлинителя (не показано) на болотистую водную поверхность с разлитыми нефтью и нефтепродуктами. Выравнивают положение основной большой шестерни 1 до горизонтального за счет заполнения секций конусов верхнего 19 и нижнего 20 водой или вытеснения из секций воды посредством соединения секций через трубки 22 с вакуум-ресивером или, соответственно, с ресивером со сжатым воздухом.

После чего включают электродвигатель 17, вращающий малую ведущую шестерню 6 с зубьями 8, которая находится в зацеплении с основной большой шестерней 1 с зубьями 3. При этом малая ведущая шестерня 6 вращается против часовой стрелки, приводит во вращение основную большую шестерню 1, в результате чего в замкнутом объеме между корпусом 9, малой шестерней 6, ползуном 13, большой шестерней 1 и ползунами наружным 10 и внутренним 11 объем нефти и нефтепродуктов вытесняется из впадин между зубьями 8 малой шестерни 6 и зубьями 3 основной большой шестерни 1 и выходит по нагнетательному патрубку 18 и далее через шланги и трубопроводы нагнетается в сборники нефти и нефтепродуктов (не показано). В замкнутое пространство корпуса 9 вводится жидкость (нефть и нефтепродукты) через впадины между зубьями 3 основной большой шестерни 1 и через впадины между зубьями 8 ведущей малой шестерни 6, причем во впадины между зубьями 8 шестерни 6 жидкость поступает через боковую щель между боковой стенкой корпуса 9 и зубьями 3 основной большой шестерни 1, а во впадины между зубьями 3 основной большой шестерни 1 жидкость поступает с поверхности водоема, на которой расположена шестерня 1, ориентированная зубьями 3, вниз. При этом плавающие на поверхности водоема нефть и нефтепродукты перемещаются по наклонным к горизонтали впадинам между зубьями 3 основной большой конической шестерни 1 от центра к периферии. Плотность между наружным ползуном 10 и внутренним ползуном 11 обеспечивается как за счет плотного прилегания трущихся поверхностей ползунов 10 и 11 к наружному и внутреннему ободам шестерни 1, так и за счет лабиринтного уплотнения 12 типа "выступ-впадина", состоящего из выступов в ползунах 10 и 11 и впадинах, выточенных в виде прямоугольного сечения каналов в наружнем и внутреннем ободах шестерни 1. При вращении большой шестерни 1 плавающие на поверхности водоема нефть и нефтепродукты перемещаются во впадинах между зубьями 3 под действием разности плотностей между водой и нефтью и нефтепродуктами и за счет наклона зубьев 3 конической шестерни 1 к горизонтали, что обеспечивает равномерное заполнение впадин между зубьями 3 шестерни 1 при ее вращении нефтью и нефтепродуктами и равномерное круговое размещение нефти и нефтепродуктов под зубьями 3 шестерни 1. При достижении необходимой плотности между ползунами 10 и 11 и ободами шестерни 1 во время работы установки в корпусе 9 может достигаться значительное избыточное давление, что позволяет подавать под напором нефть и нефтепродукты непосредственно в сборники на значительные расстояния без использования промежуточных емкостей. Захватывающее устройство, состоящее из верхнего и нижнего секционированных конусов 19 и 20, обеспечивает установку шестерни 1 в наиболее выгодном положении по отношению к плавающим на болотистой водной поверхности нефти и нефтепродуктам для их захвата зубьями 3 шестерни 1. При этом по мере откачивания жидкости из-под верхнего конуса 19, туда будет поступать жидкость, плавающая на окружающей болотистой водной поверхности, двигаясь по наклонным образующим конуса 20 вверх и к центру под зубья 3 конической шестерни 1, где она захватывается и откачивается зубьями 3 и 8 шестерни 1 и 6. Для перемещения нефти и нефтепродуктов под шестерней 1 от периферии к центру и снизу вверх вдоль впадин между зубьями последние могут выполняться прямыми 3, косыми 4 или кривыми 5 (фиг. 2, 3, 4). При выбранном направлении угла наклона косых зубьев 4 или кривых зубьев 5 подбирается, соответственно, направление вращения и относительное расположение малой шестерни 6 и ползуна 13.

В зависимости от конкретных потребностей шестерни 1 и 6 могут выполняться самых различных размеров: от самых малых до самых больших при удалении больших количеств нефти и нефтепродуктов вследствие их аварийного разлива в морях и океанах. Кроме того, предлагаемое устройство может быть успешно использовано для удаления нефти и нефтепродуктов в больших и малых количествах в труднодоступных болотистых местностях, когда малогабаритное устройство может быть установлено в рабочее положение с помощью стрелы-удлинителя, при этом к облегченной установке подводятся облегченный шланг и кабель для электродвигателя 17. Так как установка может располагаться на плавающих конусах 19 и 20, необходимо первоначально выставить основную шестерню 1 и после этого не требуется постоянное ручное регулирование установки. Для безопасной работы шестерен 1 и 6 и предупреждения попадания твердых частиц между зацепляющимися зубьями 3 и 8, соответственно, шестерни 1 и 6 снизу плотно ограждены сеткой (не показано).

Ввиду сложности конструкции корпуса 9, плотно прилегающего вокруг малой шестерни 6, его целесообразно изготавливать методом точного литья с последующими разрезами и обработкой плотно прилегающих и трущихся деталей.

Предлагаемая установка для удаления нефти и нефтепродуктов с болотистой водной поверхности выгодно отличается от существующих аналогов рациональностью действия, компактностью, надежностью в работе, высокой эффективностью и экономичностью и может найти широкое применение для удаления нефти и нефтепродуктов как в местах их аварийного разлива, так и в болотистых местах добычи и транспортировки нефти, с целью охраны водного и воздушного бассейнов от загрязнения.

Формула изобретения

1. Установка для удаления нефти и нефтепродуктов с болотистой водной поверхности, включающая каркас, захватывающее устройство, насос, электродвигатель с вертикальным валом и сборники нефти и нефтепродуктов, соединенные с насосом трубопроводной системой, отличающаяся тем, что она снабжена стрелой-удлинителем, установленной на самоходном транспортном средстве по болотистой почве или судне, а насос выполнен открытого типа и состоит из установленной горизонтально основной большой конической шестерни с вертикальным валом, ориентированной зубьями вниз, и ведущей малой конической шестерни меньшего размера с горизонтальным валом, заключенной в корпус и находящейся в зацеплении с основной большой шестерней, причем корпус малой шестерни плотно прилегают вокруг нее снизу и сбоку на 1/4 оборота, а также с двух торцевых сторон, перекрывает зубчатое зацепление большой и малой шестерни наружным и внутренним ползунами и соприкасается с наружным и внутренним венцами основной большой шестерни лабиринтными уплотнениями по всей ширине корпуса, при этом длина корпуса в свету равна длине зуба, а ширина корпуса в свету больше диаметра малой шестерни на величину не менее двух расстояний между зубьями, боковая стенка корпуса со стороны примыкания к малой шестерни отстоит от плоскости зубьев большей шестерни на величину высоты зуба, а с противоположной стороны боковая стенка корпуса примыкает плотно к зубьям большой шестерни уплотняющим ползуном, выполненным шириной не менее одного расстояния между зубьями, кроме того, трущиеся поверхности ползунов выполнены из антифрикционного материала по отношению к стали, корпус прижат к основной большой шестерне устройством, упирающимся в упорные подшипники вала основной большой шестерни, к нижней стороне корпуса посередине между малой шестерней и примыкающим к зубьям большой шестерни уплотняющим ползуном подсоединен нагнетательный патрубок, сообщенный трубопроводной системой со сборниками нефти и нефтепродуктов, вал малой шестерни соединен через редуктор с электродвигателем, а корпус малой шестерни, электродвигатель и корпуса подшипников вала основной большой шестерни жестко соединены между собой каркасом с возможностью подвески последнего вместе с захватывающим устройством на стреле-удлинителе и их транспортировки в подвешенном состоянии.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что захватывающее устройство состоит из двух конусов, расположенных один под другим и ориентированных вершинами вверх, из которых верхний конус размещен на водной поверхности и имеет угол наклона образующих к горизонтали больший, чем нижний конус, причем наружные края верхнего конуса плавно отогнуты вверх до уровня расположения вершины конуса и соединены круглой горизонтальной верхней плитой с образованием замкнутого объема, через который проходит вверх от малой шестерни вал электродвигателя, а к нижнему конусу снизу прикреплена круглая плита также с образованием замкнутого объема, кроме того, замкнутые объемы верхнего и нижнего конусов секционированы вертикальными радиальными перегородками, верхние точки образованных секций снабжены трубками для соединения с вакуум-ресивером или ресивером со сжатым воздухом, а нижние точки этих секций соединены трубками с водным пространством, при этом между нижним и верхним конусами расположены большая и малая шестерни, которые снизу плотно ограждены сеткой для предупреждения попадания твердых частиц между зубьями шестерен.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9