Устройство для сбора нефти с поверхности воды

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для очистки водной поверхности от жидких загрязнений. Устройство для сбора нефти содержит два плавсредства, к которым прикреплены концы протяженных упругодеформируемых элементов с образованными по всей их длине гирляндами из поплавковых элементов и элементов сбора нефти. Поплавковые элементы выполнены полыми, цилиндрической формы, размещены на двух упругодеформируемых элементах с шарнирным контактированием торцами при установке их на одном упругодеформируемом элементе и имеют зубчатое зацепление и контактирование: наружными цилиндрическими поверхностями между парами поплавковых элементов, установленных на двух упругодеформируемых элементах с возможностью вращательного движения. Элементы сбора нефти состоят из перфорированной втулки и сочленных торцами цилиндрических полых колец, установленных на всасывающем трубопроводе посредством центрального отверстия. Кольца выполнены с щелевыми каналами во внешней стенке и радиальными каналами во внутренней стенке и взаимосвязаны между собой перфорированной втулкой, расположенной между всасывающим трубопроводом и кольцами. Кольца элементов сбора нефти контактируют внешней цилиндрической поверхностью с такими же поверхностями пар поплавковых элементов. Устройство обеспечивает ускоренный процесс очистки водной поверхности от жидких загрязнений за счет одновременных локализаций и сбора разлитого на поверхности воды жидкого загрязнения. 1 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к охране природы и может быть применено для очистки водной поверхности от жидких загрязнений.

Известно устройство, позволяющее выполнять одновременно локализацию и сбор жидких загрязнений (нефти) с поверхности воды, а также дальнейшую транспортировку нефти по трубопроводу в емкости (А.С. СССР N 227923, кл. E 02 B 15/06, 1969 г.) Известно также устройство, осуществляющее сбор нефти с поверхности воды, включающее два параллельно плавающих заграждения, между которыми установлен нефтесборник со всасывающим эжектором и вспомогательным плавсредством, снабженным дополнительным боковым заграждением (А.С. СССР N 1514868, кл. E 02 B 15/04, 1989 г.).

Общим недостатком указанных устройств по локализации и сбору жидких загрязнений (нефти) с поверхности водоемов является то, что с помощью эжекции поверхностные слои воды подтягиваются вместе с нефтью - это приводит к образованию эмульсии воды с нефтью, которую в последующем потребуется разделять.

Разработанное техническое решение для сбора нефти с поверхности воды, содержащее два, расположенные на расстоянии один от другого, плавсредства с двигательной установкой и емкостями для нефти, сообщенными с всасывающими трубопроводами, а также связку упругодеформируемых элементов, закрепленных своими концами с корпусами плавсредства, имеет ряд конструктивно функциональных особенностей, а именно: на достаточно протяженных упругодеформируемых элементах (тросах) размещены поплавковые полые цилиндрические элементы с образованием на протяженных элементах непрерывной гирлянды (из поплавковых элементов или полых колец); поплавковые элементы имеют по торцам шарнирное контактирование при установке их на одном протяженном упругодеформируемом элементе (тросе); поплавковые элементы при своем соединении имеют между собой контактирование по наружной цилиндрической поверхности, а также взаимосвязаны посредством элементов "ласточкина хвоста"; причем геометрическая ось каждой гирлянды в своем сочетании расположена в вершине образуемого треугольника на виде с торца; в упомянутом сочетании пара поплавков имеет возможность в процессе эксплуатации осуществлять вращательное движение от действия относительного перемещения поплавка и воды и наличия зубчатого зацепления между ними.

Другими дополнительными особенностями технического решения являются: один упругодеформируемый элемент в связке выполнен в виде всасывающего трубопровода и на нем размещены множество элементов сбора нефти, которые выполнены из полых цилиндрических колец и с возможностью контактирования внешней цилиндрической поверхностью с поплавковыми элементами устройства; элементы сбора нефти снабжены щелевыми окнами на внешней цилиндрической стенке для прохождения нефти в его внутреннюю полость, а также снабжены радиальными отверстиями на внутренней цилиндрической стенке для перетекания нефти и во всасывающий трубопровод; упомянутые полые кольца взаимосвязаны между собой перфорированной втулкой, установленной между трубопроводом и кольцом, а связь сочлененных между собой полых колец с поплавками устройства осуществлена посредством элементов "ласточкина хвоста", находящихся в зацеплении с "ласточкиным пазом" на поплавке устройства; сочлененные между собой полые кольца имеют на торцах полусферические (внешнюю и внутреннюю) поверхности для формирования шарнирного сочленения.

Следующей особенностью разработанного устройства является то, что оно снабжено средством регулирования положения поплавков относительно зеркала воды, которое является балластным сыпучим материалом или жидкостью, заполняющей часть полости поплавков, размещенных на протяженной длине упругодеформируемых элементах и служат началом вращательного движения поплавков.

Существенные отличия разработанного устройства сбора нефти с поверхности воды состоит в объединении функциональной возможности локализации нефти, разлитой на поверхности воды, с одновременным ее отделением от поверхности воды путем подъема нефти и дальнейшей ее транспортировкой по трубопроводу в сборные емкости. При этом используется источник движения поплавков в виде относительного перемещения поплавков и воды при работе устройства.

Дополнительно сущность технического решения поясняется графическими изображениями: на фиг. 1 - сочетание поплавковых элементов и полых колец, сочлененных между собой с контактами по цилиндрической поверхности; на фиг. 2 - сочетание пары поплавковых элементов, сочлененных между собой с контактами по торцевой поверхности и по цилиндрической поверхности на виде сечения А-А; на фиг. 3 - осевое сечение элемента (полого кольца), установленного на всасывающем трубопроводе; на фиг. 4 - фрагмент трубчатого зацепления между парой поплавковых элементов; на фиг. 5 - схема расположения устройства для локализации и сбора нефти с поверхности воды на зеркале водного пространства (водной акватории); на фиг. 6 - схема расположения устройства для локализации и сбора нефти с поверхности воды в исходном состоянии (вид сбоку); на фиг. 7 - схема расположения поплавкового соединения устройства в процессе эксплуатации.

Устройство для сбора нефти с поверхности воды конструктивно выполнено из сочлененных между собой полых, цилиндрической формы поплавковых элементов 1 и 2 с контактами по внешней поверхности цилиндра с одновременным сочленением с элементами (полыми кольцами) 3 для сбора нефти. Поплавковые элементы 1 и 2 выполнены для удержания на плаву в жидкой среде и установлены центральными отверстиями на упругодеформируемых элементах (тросах) 4 и 5 с возможностью свободного вращения на этих опорных элементах (фиг. 1). Поплавковые элементы снабжены элементами зубчатого зацепления 6 и 7 (фиг. 2) для обеспечения передачи вращательного движения от поплавков 1 на поплавки 2, кроме того между ними выполнена связь путем сочленения "ласточкина хвоста" 8 и "ласточкина паза" 9 для обеспечения контакта по цилиндрической поверхности. Торцы поплавковых элементов выполнены с полусферической внешней (17) и внутренней (18) поверхностями для сочленения их между собой при расположении на опорных элементах (тросах) 4 и 5. Поплавковые элементы 1 имеют наполнение в волости в виде балласта 10 для регулирования глубины их погружения в водную среду с возможностью наклона геометрической оси поплавкового устройства относительно зеркала водной поверхности (фиг. 7). Каждый поплавок смонтирован на полой цилиндрической втулке 11 для удобства изготовления зубчатого зацепления 6 и 7. Элементы сбора нефти (полые кольца) 3 (фиг. 3) имеют наружную полость с входным открытым щелевым каналом в месте контакта с цилиндрической поверхностью поплавков 2, а также имеет элементы связи с этими поплавками в виде "ласточкина хвоста" 8, взаимодействующего с "ласточкиным пазом" 9 на поплавках 2. Элементы сбора нефти установлены на всасывающем трубопроводе 12, выполненном с перфорацией, на внутренней поверхности контакта также имеют проходные отверстия 13 для перетекания (отсоса) нефти из полости элементов в трубопровод. Торцы элементов (полых колец) 3 образуют внешнюю (17) и внутреннюю (18) полусферы для соединения их между собой с возможностью расположения под углом друг к другу на упругодеформируемом трубопроводе 2. Каждый элемент зубчатого зацепления на поплавках 1 выполнен с удлиненной ножкой (лопастным выступом) 14 (фиг. 4) для наибольшего восприятия напора воды и обеспечения вращательного движения при их перемещении относительно водной поверхности. Монтажное соединение поплавковых элементов и элементов сбора нефти (полых колец), установленных на трубопроводе, завершено связью с плавсредствами 15 и 16 (фиг. 5) с возможностью формирования изогнутого положения удлиненных упругодеформируемых элементов (тросов) 4 и 5, а также трубопроводов 12. Исходное состояние поплавковых элементов 1 и 2 с элементами сбора нефти (полыми кольцами) 3 имеет равное погружение в водную среду (фиг. 6), а при действии балласта 10 (фиг. 7) обеспечивает частичный наклон геометрической оси между центрами поплавковых элементов 1 и 2 относительно зеркала водной поверхности.

Конструктивная особенность устройства для локализации и сбора нефти с поверхностью воды заключается в объединении техники для создания определенной плавучести (за счет полых поплавковых элементов) и средств техники для отделения (сбора) нефтяной массы с водной средой и последующего удаления (перекачки) нефти в резервуары.

Функциональная особенность устройства сбора нефти заключается в использовании источника вращательного движения поплаковых элементов при относительном перемещении воды и поплавков.

Технологическая особенность устройства для сбора нефти характеризуется возможностью исполнения цельных конструкций цилиндрических полых поплавковых и средств сбора нефти, полученных путем литья, а также упрощенный монтаж узлов устройства на втулочном элементе 11.

Процесс сбора нефти посредством разработанного устройства осуществляется при одновременном сосредоточении нефти на поверхности жидкой среды и отделении нефти от воды действием вращающихся поплавковых элементов 2 (налипание нефти на их внешнюю поверхность), приводимых в движение поплавковыми элементами 1, которые взаимодействуют с водной средой и имеют лопастные выступы 14 для наибольшего восприятия силы трения при относительном перемещении поплавка и воды. Удаление (отсос) нефти с поплавковых элементов 2 выполняется через щелевые окна 19 на элементах сбора нефти (полых кольцах) 3. Упомянутые окна расположены в зоне контакта поплавковых элементов 2 и элементов (полых колец) 3. В трубопровод 12 нефть перетекает под действием вакуума через радиальные отверстия 13 на втулочном элементе 11 и внутренних стенках элементов (полых кольцах) 3. Размер щелевых окон (площадь проходного отверстия) обусловливается размерами поперечного сечения трубопровода, степенью вакуумирования, а также скоростью вращения поплавков в процессе сбора нефти и толщиной формируемого слоя нефти на поверхности водной среды. Наличие полусфер на торцах поплавковых элементов 1 и 2 и элементов (полых колец) 3 при их сочленении на упругоформируемых элементах (тросах) 4 и 5 и трубопроводе 12 обеспечивает условие для расположения их по дуге (кривой линии), формируемой на поверхности водной среды, и взаимосвязи с плавсредствами 15 и 16. Посредством зубчатой передачи из элементов 6 и 7 достигается встречное вращение поплавковых элементов 1 и 2 для подъема нефти с поверхности водной среды (отделение ее путем налипания на внешнюю поверхность поплавковых элементов 2). Скорость вращения поплавковых элементов 1 и 2 обусловлена скоростью относительного перемещения поплавка 1 и водной среды (потока). Осуществляется попутное смещение поплавков по поверхности зеркала воды плавсредствами 15 и 16 (либо наоборот). Скорость вращения поплавков 2 обусловливается интенсивностью процесса отсасывания (вакуумирования) нефти с его поверхности, а также объемом локализуемой нефти с поверхности водной среды.

Технико-экономические достоинства разработанного технического решения заключаются в обеспечении совмещения локализации нефти на водной поверхности посредством множества поплавков на гибком опорном элементе с достаточной непрерывностью их для образования преграды свободному смещению нефти с одновременным сбором нефти с поверхности воды и последующим удалением ее средствами сбора нефти, размещенными на поплавковом соединении с параллельным их расположением.

Таким образом, создано условие для ускоренного процесса очистки водной среды от загрязнений с использованием агрегатированного средства для одновременной локализации и сбора разлитой нефти.

Формула изобретения

1. Устройство для сборки нефти с поверхности воды, содержащее два расположенных на расстоянии один от другого плавсредства с двигательной установкой и емкостями для нефти, сообщенными с всасывающим упругодеформируемым трубопроводом, связку достаточно протяженных упругодеформируемых элементов (тросов), прикрепленных концами к корпусам плавсредств, элементы сбора нефти, размещенные на всасывающем трубопроводе, и поплавковые элементы, отличающееся тем, что поплавковые элементы выполнены полыми цилиндрической формы, размещены на двух упругодеформируемых элементах с образованием на них гирлянд по всей их длине, причем поплавковые элементы шарнирно контактируют торцами при установке их на одном упругодеформируемом элементе и имеют зубчатое зацепление между парами поплавковых элементов, установленных на двух упругодеформируемых элементах с возможностью вращательного движения от действия перемещения воды относительно поплавковых элементов, а элементы сбора нефти состоят из перфорированной втулки и сочлененных торцами цилиндрических полых колец, установленных на всасывающем трубопроводе посредством центрального отверстия, выполненных с щелевыми каналами во внешней цилиндрической стенке для прохождения нефти в полость колец и радиальными каналами во внутренней цилиндрической стенке для перетекания нефти во всасывающий трубопровод и взаимосвязанных между собой перфорированной втулкой, расположенной между всасывающим трубопроводом и кольцами, при этом торцы поплавковых элементов и торцы полых колец элементов сбора нефти выполнены с полусферическими внешней и внутренней поверхностями для формирования шарнирных соединений торцов этих элементов, кроме того, поплавковые элементы в парах из гирлянд на двух упругодеформируемых элементах имеют между собой контактирование наружными цилиндрическими поверхностями, а кольца элементов сбора нефти расположены с образованием контактирования их внешней цилиндрической поверхности с такими же поверхностями пар поплавковых элементов, причем поплавковые элементы между собой в парах и с полыми кольцами элементов сбора нефти для обеспечения упомянутого контактирования их внешних цилиндрических поверхностей соединены посредством элементов типа "ласточкина хвоста", находящихся в зацеплении с соответствующего типа пазами, при этом геометрические оси двух гирлянд поплавковых элементов и элементов сбора нефти, размещенных на всасывающем трубопроводе, расположены в вершинах треугольника при виде с торца.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено средством регулирования положения поплавковых элементов относительно поверхности воды, которое выполнено в виде балласта из сыпучего материала или жидкости, заполняющего часть полости ведущих поплавковых элементов.

РИСУНКИ

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