Устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды

 

Изобретение предназначено для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов с поверхности водоемов и рек со сбором разлитой нефти и может быть использовано для охраны окружающей среды. Устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды состоит из несущей рамы, двух вращающихся барабанов с сорбирующей нефть поверхностью обечаек, лотка и трубопровода для отвода собранной нефти и поплавков. Оба вращающихся барабана имеют по основаниям в верхней части торцевые уплотнения с отверстиями треугольной формы, расположенными над лотком и обращенными вершиной угла вниз и сторонами при этом угле касательно к обечайкам обоих барабанов. Второй вращающийся барабан имеет привод в виде цепной передачи с нажимным механизмом. Разнонаправленное вращение барабанов обеспечивает отжим нефти и нефтепродуктов в пространство над обечайками соприкасающихся барабанов. По периметру несущей рамы установлено сетчатое ограждение, заглубленное в воду. Обечайки барабанов имеют упругие оболочки из олеофильного материала. Такая конструкция устройства обеспечивает его высокую производительность по сбору нефти и облегчает ее удаление из оболочек барабанов. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение предназначено для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды при ликвидации разливной нефти при аварийных ситуациях, связанных с разрушением трубопроводов или судов, и может быть использовано в целях охраны окружающей среды.

Известно устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды - трос-швабра, включающее бесконечный пояс, адсорбирующий нефть и изготовленный из полиуретановых прядей, протянутых через пряди несущего троса так, что они выступают из него в радиальном направлении по окружности в виде ворса, адсорбирующий пояс проходит между двумя вращающимися роликами, отжимающими нефть, сливающуюся в лоток, откуда нефть откачивается в резервуар (Д. Кормак. Борьба с загрязнением моря нефтью и химическими веществами. М: Транспорт, 1989, с. 222 - 224). Недостатком данного устройства является низкая производительность по собираемой нефти и сложность перемещения из одной зоны загрязненной акватории в другую длинных (более 30 м) нефтепоглащающих элементов.

Известно также устройство для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающее частично затопленный барабан с поплавками по торцами барабана и примыкающую к барабану вакуумную приемную камеру с передней стенкой, выполненной в виде скребка (авт. св. СССР N 1625952, кл. E 02 B 15/04, Морозова Г. И. и др. /Устройство для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды. Бюлл. изобр. N 5, 1991). Недостатком данного устройства является низкая селективность сбора нефти, с которой в устройство засасывается преобладающее количество воды.

Известно также устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающее вращающийся барабан с гидрофобной поверхностью и прилегающую к нему систему для съема и сбора продукта (авт. св. СССР N 1618836, кл. E 02 B 15/04, Караваев И.И. и др. /Устройство для удаления масла с поверхности воды. Бюлл. изобр. N 1, 1991). Недостатком этого устройства является нерегулируемость его работы в условиях изменяющейся толщины нефтяной пленки и соответственно изменения объемного расхода нефти, снимаемого отжимным устройством. При большой скорости нефтесбора из слоя нефти большой толщины система съема нефти с барабана не успевает отводить собранную нефть в приемник и часть ее стекает на очищаемую водную поверхность, приводя к ее вторичному загрязнению. Вторым недостатком работы устройства является его невысокая производительность.

Целью изобретения является повышение производительности и надежности работы устройства для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающем несущую раму, вращающийся барабан с сорбирующей нефть поверхностью обечайки, отжимной ролик, лоток и трубопровод для отвода собранной нефти и поплавки, отжимной ролик выполнен в виде второго вращающегося барабана с сорбирующей нефть поверхностью обечайки, оба вращающихся барабана имеют по основаниям в верхней части торцевые уплотнения с отверстиями треугольной формы, расположенными над лотком и обращенными вершиной угла вниз и сторонами при этом угле касательно к обечайкам обоих барабанов.

Выполнение отжимного ролика в виде второго вращающегося барабана с сорбирующей нефть поверхностью обечайки позволяет на 80 - 90% увеличить производительность устройства по собираемой нефти при тех же габаритах и энергоемкости устройства. Снабжение обоих вращающихся барабанов по основаниям в верхней части торцевыми уплотнениями с отверстиями треугольной формы, расположенными над лотком и обращенными вершиной угла вниз и сторонами при этом угле касательно к обечайкам обоих барабанов, позволяет по мере увеличения производительности устройства при увеличении толщины слоя собираемой нефти увеличивать проходное сечение сливного устройства, кроме того, торцевое уплотнение не позволяет отжатой нефти сбрасываться вновь на поверхность воды, минуя лоток. Обечайки вращающихся барабанов имеют упругие оболочки из олеофильного материала, что увеличивает производительность барабанов по собранной нефти и облегчает удаление собранной нефти из оболочек при их сжатии под давлением второго вращающегося барабана.

Для предотвращения проскальзывания вращающихся барабанов между собой второй вращающийся барабан имеет привод в виде цепной передачи с нажимным механизмом. Оба барабана имеют разнонаправленное вращение, обеспечивающее отжим нефти и нефтепродуктов в пространство над обечайками соприкасающихся барабанов, что позволяет разместить лоток в более высоком положении относительно уровня воды и конструктивно упростить систему отвода отжатой нефти из устройства. Сетчатое ограждение, закрепленное на несущей раме и заглубленное в воду, предохраняет устройство от загрязнения его плавающими предметами - листьями, водорослями и др.

На фиг. 1 изображено устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, общий вид сверху; на фиг. 2 изображен разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды состоит из несущей рамы 1, вращающегося барабана 2 с сорбирующей нефть поверхностью обечайки с олеофильной оболочкой 3, второго вращающегося барабана 4 с сорбирующей нефть поверхностью обечайки с олеофильной оболочкой 5, торцевого уплотнения 6 с треугольным отверстием 7, лотка 8 и трубопровода 9 для отвода собранной нефти, поплавков 10, электродвигателя 11, редуктора 12. Второй вращающийся барабан 4 имеет цепную передачу 13 с нажимным механизмом 14. Устройство снабжено сетчатым ограждением 15.

Устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды работает следующим образом. При обнаружении разлива нефти устройство доставляется к месту разлива и спускается на воду. После подачи напряжения на электродвигатель 11 устройство начинает собирать нефть, которая селективно впитывается в сорбирующую нефть поверхность обечайки с олеофильной оболочкой 3 вращающегося барабана 2, сообщающегося с редуктором 12, и обечайки с олеофильной оболочкой 5 второго вращающегося барабана 4. Отжатая из объема обечаек с олеофильными оболочками 3 и 5 нефть поступает далее через отверстие 7 торцевого уплотнения 6 в лоток 8 для сбора и отвода собранной нефти, откуда по трубопроводу 9 перемещается в дополнительную емкость для хранения собранной нефти (не показана). Нажимной механизм 14 цепной передачи 13 обеспечивает вращательное движение второго вращающегося барабана 4 без проскальзывания и позволяет ему возвратно-поступательно перемещаться в горизонтальной плоскости при случайном попадании между барабанами инородных предметов, например, занесенных ветром листьев или небольших веток.

Пример 1. Модель, созданная по заявляемому изобретению в масштабе 5 : 1, надежно работала при сборе нефти с поверхности воды в интервале толщины слоя нефти в пределах от 0,1 до 20 мм со 100% отводом собранной нефти при производительности 0,01 - 2 л нефти в мин в зависимости от толщины нефтяной пленки.

Пример 2. Модель, созданная по прототипу в масштабе 5 : 1 с отжимным роликом, надежно работала при сборе нефти с поверхности воды лишь в интервале толщины слоя нефти в приделах от 0,1 до 5 мм с производительностью 0,005 - 0,25 л нефти в мин, а при увеличении толщины слоя нефти от 5 до 20 мм отвод собранной нефти составил от 90 до 70% от потенциала, составляющего 0,25 - 1 л нефти в мин, в связи с переливом части собранной нефти через отжимной ролик и возвратом ее на очищаемую поверхность воды.

Промышленная применимость устройства для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды обеспечивается простотой конструкции устройства, возможностью его изготовления на любом предприятии, имеющем механический цех и экспериментально доказанной работоспособностью устройства.

Положительный эффект изобретения заключается в совмещении процессов удаления нефти с поверхности и сбора ее для дальнейшего использования в народном хозяйстве.

Экономическая эффективность изобретения заключается прежде всего в недопущении экономического ущерба, наносимого аварийными разливами нефти и нефтепродуктов окружающей среде. Экономический ущерб, наносимый окружающей среде при разливе 1 т нефти - 32 млн. руб. (в ценах 1996). Одно устройство ориентировочной стоимостью 50 млн. руб способно собрать за световой день (12 ч работы) более 2 т нефти (при мощном разливе нефти с толщиной слоя 2 и более см). При ликвидации аварийного разлива мощностью 10 т нефти одно устройство в течение 5 суток обеспечит необходимый нефтесбор; таким образом, ожидаемый экономический эффект от применения заявляемого изобретения составит (без учета стоимости возвращаемой в народное хозяйство нефти) даже при разовом использовании устройства (например, в труднодоступной местности) 32·10 - 50 = 270 млн.руб и заявляемое изобретение самоокупается практически за 2 ч работы.

Изобретение может быть использовано многократно, потребность народного хозяйства в нем - около тысячи единиц.

Формула изобретения

1. Устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающее несущую раму, вращающийся барабан с сорбирующей нефть поверхностью обечайки, отжимной ролик, лоток и трубопровод для отвода собранной нефти и поплавки, отличающееся тем, что отжимной ролик выполнен в виде второго вращающегося барабана с сорбирующей нефть поверхностью обечайки, оба вращающихся барабана имеют по основаниям в верхней части торцевые уплотнения с отверстиями треугольной формы, расположенными над лотком и обращенными вершиной угла вниз и сторонами при этом угле касательно к обечайкам обоих барабанов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй вращающийся барабан имеет привод в виде цепной передачи с нажимным механизмом.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что оба барабана имеют разнонаправленное вращение, обеспечивающее отжим нефти и нефтепродуктов в пространство над обечайками соприкасающихся барабанов.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что оно по периметру несущей рамы снабжено сетчатым ограждением, заглубленным в воду.

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что обечайки вращающихся барабанов имеют упругие оболочки из олеофильного материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2