Способ и устройство для снятия плавающего поверхностного слоя с поверхности воды

 

Изобретение относится к области экологии. В способе снятия плавающего поверхностного слоя с поверхности воды, особенно поверхностного слоя, содержащего плавающий загрязнитель, такой как нефтепродукт, в окружающую воду помещают сборный отсек. Последний имеет наверху сливной порог и заполняется водой. В то время как сливной порог удерживается в позиции водослива относительно поверхности окружающей воды, из сборного отсека вода выгружается так, чтобы он мог пополняться водой, текущей с поверхностным слоем по сливному порогу. Устройство для осуществления этого способа содержит сборный резервуар, который погружен в окружающую его воду и который определяет сборный отсек со сливным порогом, образующим вход для потока в верхний конец отсека, и средства, такие как реверсируемый насос для выгрузки воды из отсека. Изобретение обеспечивает повышение качества съема плавающего поверхностного слоя. 2 с. и 27 п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу и устройству для снятия поверхностного слоя с поверхности воды, такого как слой нефтепродукта, плавающего на воде. Изобретение будет описано с частной ссылкой на упомянутое применение, но оно пригодно также для удаления иных, чем нефтепродукты, материалов.

Конкретно изобретение относится к технологии, которая предусматривает помещение в воду с погружением сборного отсека, имеющего входное отверстие для потока, образованное сливным порогом, вершина которого расположена у поверхности воды. Порог побуждается к занятию им позиции перелива относительно поверхности воды, в то время как вода выходит из нижней части сборного отсека. Текущие через сливной порог нефтепродукт и вода пополняют сборный отсек сверху. Входной поток нефтепродукта регулируется путем регулирования положения порога относительно поверхности воды путем регулирования выведения воды из нижней части сборного отсека.

В сборном отсеке нефтепродукт, благодаря его более низкой по отношению к воде плотности, образует слой на поверхности воды.

Собранный в сборном отсеке нефтепродукт может удаляться различными путями. Например, он может с перерывами или непрерывно перекачиваться в соответствующий более крупный сборный резервуар или контейнер.

Основной целью изобретения является обеспечение усовершенствованных способа и устройства для осуществления упомянутой технологии.

Признаки изобретения проиллюстрированы на приложенных схематичных чертежах и будут описаны ниже с ссылкой на фигуры чертежей.

Фиг. 1-3 - схематично показано в различных положениях устройство для снятия нефтепродукта, находящегося в воде, на поверхности которой плавает подлежащий удалению слой нефтепродукта; фиг. 1A и 2A - виды, подобные показанным на фиг. 1 и 2, соответственно, иллюстрирующие модификацию устройства для снятия нефтепродукта с поверхности воды; фиг. 4-7 - предпочтительное воплощение устройства, в соответствии с изобретением.

Как схематично показано на фиг. 1 и 2, устройство в соответствии с изобретением, содержит сборный резервуар 11, боковая стенка которого состоит из вертикальной, в целом, цилиндрической нижней части 12 и подобной вертикальной, в целом, цилиндрической верхней части 13, телескопически подвижной в указанной нижней части. Нижний конец верхней части 13 предусмотрен с наружным кольцевым фланцем 14, уплотненно контактирующим с внутренней поверхностью нижней части 12, а его верхний конец предусмотрен с кольцевым плавучим элементом 15. Дно 16 резервуара 11 имеет центральное отверстие, через которое насос 18 может перекачивать воду в образованный резервуаром 11, открытый сверху сборный отсек A, а также перекачивать воду из этого отсека.

С резервуаром 11 связана горизонтальная покрывающая плата 19, имеющая центральное отверстие 20. Плата 19 жестко соединена с нижней частью 12 резервуара с помощью опорных элементов 19A, показанных на фиг. 1-3 тонкими линиями.

Показанный только частично сборный контейнер 21 герметично подсоединен к плате 19 таким образом, что входной участок 21A этого контейнера расположен непосредственно над отверстием 20 платы 19. Сборный контейнер 21 может, например, представлять собой плавучий "бак", выполненный из гибкой пленки или листового материала, который служит для приема нефтепродукта, поступающего из сборного резервуара 11. Расположенное вокруг отверстия 20 уплотнительное кольцо 22 обеспечивает уплотнение между контейнером 21 и платой 19.

С резервуаром 11 связан также второй кольцевой плавучий элемент 23, расположенный концентрически внутри первого плавучего элемента 15 и имеющий кольцевую юбку 24. Эта юбка, которая может обладать некоторой эластичностью, имеет, как показано на фиг. 1-3, форму усеченного конуса с вершиной внизу, причем она может быть и другой формы.

Второй плавучий элемент 23 крепится к первому плавучему элементу 15 с помощью ряда радиальных полос или других гибких соединительных элементов 25 с возможностью свободного перемещения вверх и вниз относительно элемента 15. Жидкость может проходить через кольцевой промежуток R между указанными двумя плавучими элементами 15 и 23, при этом ее проходу в этом месте не препятствуют указанные элементы 25, поскольку они закрывают только небольшую часть промежутка R.

Кроме сборного резервуара 11 со связанными с ним элементами, устройство, в соответствии с изобретением, содержит ряд, например, три плавучих элемента, здесь названные стабилизирующими элементами, обеспечивающими устойчивость устройства и обозначенными позицией 26, которые расположены на некотором расстоянии снаружи резервуара 11 и жестко соединены с нижней частью 12 этого резервуара. Элементы 26 имеют плавучесть, которая позволяет им выступать над поверхностью воды в равновесном положении, как показано на фиг. 1, при котором резервуар 11 практически полностью заполнен водой. Если смотреть на устройство сверху, то между стабилизирующими элементами 26 имеется проход, вдоль которого от массы воды, окружающей устройство, может беспрепятственно идти поток в верхний участок сборного отсека A.

Каждый элемент 26 имеет в установленном положении форму перевернутой вверх дном цилиндрической чашки, крайний верхний участок которой закрыт и содержит плавучий блок 27 из легкого материала, такого как пенопласт, в то время как ее нижний, погруженный в воду, конец открыт. Стабилизирующие элементы расположены таким образом, что пространство B под элементом 27 будет заполнено водой, когда устройство установлено в воде. Обратный клапан (не показан на чертежах) в стабилизирующем элементе облегчает заполнение пространства B водой, при этом открываясь и позволяя сбрасывать воздух, захваченный водой, причем этот клапан закрыт, когда давление стремится упасть ниже атмосферного давления.

Для использования устройства для удаления с поверхности воды нефтепродукта его помещают в воду. На фиг. 1 устройство показано в нерабочем состоянии, а именно в позиции, в которой сборный резервуар 11 заполнен водой через отверстие 17 в дне 16, и в котором плавучий элемент 15 на верхней части 13 резервуара 11 уплотненно контактирует с покрывающей платой 19.

В этой позиции насос 18 начинает перекачивать воду вниз из резервуара 11 через отверстие 17. Выход воды из резервуара 11 понижает уровень воды в нем так, что внутри плавучего элемента 15 образуется сток воды. Соответственно, будет образовываться разница уровней воды внутри и снаружи элемента 15.

Созданная таким образом разница уровней жидкости в резервуаре 11 и воды, окружающей его, будет оказывать влияние на верхнюю часть 13 резервуара 11 в двух отношениях.

Во-первых, выталкивающее подъемное усилие, стремящееся поднять плавучий элемент 15, немного уменьшается, поскольку объем жидкости, вытесненный плавучим элементом 15, уменьшается пропорционально разнице уровней; часть подъемного усилия, являющаяся результатом частичного погружения плавучего тела 15 в жидкость в резервуаре 11, уменьшается в результате снижения уровня жидкости в сборном резервуаре 11.

Во-вторых, столб или гидростатическое давление, действующее на верхнюю сторону фланца 14 верхней части 13 резервуара 11, станет больше гидростатического давления, действующего на нижнюю сторону фланца 14. Соответственно, фланец 14 и, тем самым, вся верхняя часть 13 резервуара будут подвергаться действию направленной вниз результирующей силы.

В результате верхняя часть 13 резервуара 11 будет перемещаться вниз относительно нижней части 12 этого резервуара. Хотя подъемная сила, действующая на участок элемента 15, погруженный в воду снаружи верхней части 13 резервуара, будет возрастать незначительно, элемент 15 при достижении определенной разницы уровней будет находиться в полностью погруженном положении ниже поверхности воды таким образом, что поверхностный слой, состоящий из нефтепродукта и воды, потечет в резервуар 11 по вершине K переливного порога, образованного элементом 15.

Жидкость, нефтепродукт и вода, которые будут перетекать по элементу 16, будут отклоняться вниз в сборный отсек A с помощью внутреннего второго плавучего элемента 23 и его юбки 24. Поскольку площадь поперечного сечения прохода для потока увеличивается в направлении вниз, скорость текущего вниз жидкостного потока будет быстро падать, что позволит более легкому нефтепродукту проходить под нижней кромкой юбки 24 и собираться на поверхности пространства S, образованного внутри плавучего элемента 23 и его юбки 24, что хорошо показано на фиг. 2. Естественно, нефтепродукт может также собираться в кольцевом пространстве R между плавучим элементом 15 и 23.

Пространство S внутри плавучего элемента 23 и его юбки 24 составляет штилевую, спокойную, устойчивую зону, в которой нефтепродукт может образовывать когерентный (связанный) слой, не возмущаемый жидкостным потоком, стекающим радиально внутрь по плавучему элементу 15.

Откачка воды из нижнего конца резервуара 11 и уменьшение, в результате этого, объема воды в нем приведут к уменьшению общего веса заполненного водой устройства для удаления нефтепродукта с поверхности воды. В результате, стабилизирующие элементы 26 будут стремиться поднять все указанное устройство на немного более высокий уровень. Однако, этому подъему будет оказано противодействие, вследствие того, что объемы воды, находящиеся в нижних участках B стабилизирующих элементов 26, будут оставаться связанными с этими элементами и, таким образом, будут также подниматься и поэтому действовать в качестве дополнительного веса, прибавленного к полному весу указанного устройства.

Взаимодействие между силами, которые действуют таким образом, с одной стороны, на верхнюю часть 13 резервуара, которая может легко перемещаться в вертикальном направлении относительно нижней части 12 резервуара и жестко связанных с ней элементов и, с другой стороны, на все указанное устройство, обеспечивает быструю реакцию и быстрое саморегулирование высоты плавучего элемента 15 и, таким образом, вершины K сливного порога над водой, в результате ведя к быстрому выравниванию потока жидкости, входящего в сборный резервуар, и потока, выходящего из него. Если в данный момент входной поток жидкости в резервуар окажется слишком быстрым по отношению к выходному потоку из него, разница уровней (или точнее говоря, перепад гидростатического давления) между жидкостью в сборном резервуаре и окружающей его жидкостью уменьшается так, что плавучий элемент 15 поднимается, а входной поток уменьшается. Если же выходной поток из резервуара будет слишком быстрым по отношению к входному потоку, элемент 15 погрузится глубже с целью увеличения входного потока.

В результате свободной вертикальной подвижности легко подвижной верхней части 13 резервуара со сливным порогом, образованным плавучим элементом 15, относительно медленно подвижной остальной части устройства, включая объемы воды, находящиеся в резервуаре 11 и стабилизирующих элементах 26, высота вершины K сливного порога над водой очень восприимчиво саморегулируется в зависимости от изменений уровня окружающей массы воды и жидкостного уровня в резервуаре 11.

После работы устройства в течение более короткого или более длительного промежутка времени, с целью сбора нефтепродукта в сборном отсеке, насос 18 реверсируется с целью перекачки воды снизу в резервуар 11. Повышающийся уровень жидкости в резервуаре вызовет вхождение плавучих элементов 15 и 23 в контакт с нижней поверхностью покрывающей платы 19. Первый элемент 15 будет служить в качестве отсечного клапана между внутренней полостью резервуара 11 и окружающей его массой жидкости, т.е. воды. Вследствие увеличенного объема воды в резервуаре, все устройство будет сначала погружаться в воду, но при продолжении этого погружения ему будет оказано противодействие за счет увеличивающейся подъемной силы, действующей на стабилизирующие элементы 26, которая явится следствием их погружения. Самый верхний жидкостный слой в сборном резервуаре 11, т. е. слой нефтепродукта в пространстве S внутри второго плавучего элемента 23 и его юбки 24, будет через отверстие 20 платы 19, через входной участок 21A и связанное с ним уплотнительное кольцо 22 подаваться в сборный контейнер 21, плавающий на поверхности окружающей воды, что показано на фиг. 3.

Выталкивание верхнего легкого жидкостного слоя в сборный контейнер 21 путем введения вытесняющей более тяжелой жидкости снизу в сборный отсек A может происходить за один непрерывный этап. Однако указанное выталкивание может происходить с перерывами за один или более последовательных этапов путем временного прерывания введения в отсек A вытесняющей жидкости. В течение перерывов или холостых периодов, когда в сборный отсек A не поступает или не выходит из него существенный жидкостный поток, капли или сгустки нефтепродукта могут плавно перемещаться к поверхности в пространстве S.

После завершения поступления нефтепродукта в контейнер 21 насос 18 может снова реверсироваться так, чтобы описанная выше работа устройства могла быть повторена. Плата 19 и, соответственно, входной участок 21A сборного контейнера 21 примут повышенное положение, показанное на фиг. 2, с тем, чтобы исключался обратный поток содержимого контейнера 21 через отверстие 20 платы 19.

Обратный поток нефтепродукта из сборного контейнера 21 в резервуар может быть предотвращен с помощью соответствующих клапанных средств, связанных с контейнером.

Переход от этапа сбора нефтепродукта в резервуаре 11, как показано на фиг. 2, к этапу загрузки собранного нефтепродукта в сборный контейнер 21, как показано на фиг. 3, а также переход опять к этапу сбора нефтепродукта может осуществляться различными путями и с использованием различных средств. Например, высота или толщина слоя собранного нефтепродукта может быть установлена путем контроля потребления энергии приводным двигателем насоса 18, а переход к этапу загрузки нефтепродукта в контейнер может происходить автоматически в ответ на определение данной высоты указанного слоя. Переход обратно к этапу сбора нефтепродукта, как показано на фиг. 2, может также осуществляться автоматически в зависимости от расхода энергии двигателя насоса.

Фиг. 1-3 прежде всего предназначены для иллюстрации принципов осуществления способа и работы устройства, в соответствии с изобретением, а не для показа предпочтительного воплощения изобретения. Однако, следует отметить, что возможно в пределах объема изобретения отклониться от проиллюстрированного на фиг. 1-3. Например, загрузка или перемещение нефтепродукта (плавающего загрязнителя или другого удаленного от воды вещества) из сборного резервуара может осуществляться более или менее непрерывно с использованием отдельного перекачивающего устройства, вход которого расположен в слое собранного нефтепродукта. Кроме того, сборный резервуар 11, высота которого и, следовательно, емкость являются переменными, не обязательно может быть цилиндрическим или он может не состоять из двух отдельных частей, как показано на фиг. 1-3.

На фиг. 1A и 2A показаны дополнительные плавучие элементы 28, которые расположены вокруг, радиально снаружи первого плавучего элемента 15, на некотором расстоянии от него.

Эти дополнительные элементы 28, которые создают минимальную помеху радиальному входному потоку жидкости в резервуар 11 из окружающей жидкости, благодаря их достаточному удалению от элемента 15, крепятся в верхней части 12 резервуара 11 (или непосредственно к плавучему элементу 15) тросами или другими соответствующими средствами, как показано пунктирными линиями в позиции 29 на фиг. 1A.

Крепление элементов 28 и их форма выбраны такими, что в течение обычной работы, когда поверхность воды достаточно спокойна, они будут погружаться в воду только слегка или вовсе не будут погружаться, вследствие чего ими не будет прикладываться к верхней части 12 резервуара какого-либо значительного направленного вверх усилия.

Другими словами, в течение обычной, нормальной работы устройства дополнительные плавучие элементы 28 не будут значительно влиять на высоту вершины K сливного порога над поверхностью воды.

Однако, в случае внезапного повышения уровня воды вблизи резервуара 11, например, когда волна достигнет устройства, крепежные тросы и средства 29 предотвратят перемещение вверх дополнительных элементов 28 относительно верхней части 12 резервуара. Следовательно, элементы 28 будут прикладывать к верхней части 12 дополнительное направленное вверх усилие, приводя, тем самым, плавучий элемент 15 в контакт с платой 19 и предотвращая чрезмерный входной поток воды в резервуар 11.

Предпочтительно, дополнительные плавучие элементы 28 соединены друг с другом тросом или другими соответствующими соединительными средствами, расположенными вокруг резервуара 11 таким образом, чтобы элементы 28 могли перемещаться вертикально относительно друг друга, при этом удерживаясь на расстоянии друг от друга по кругу и в соответствующей близости к вершине K сливного порога.

На фиг. 4-7 схематично показан пример воплощения устройства, в соответствии с изобретением, причем на фиг. 4-6 устройство показано в рабочих положениях, соответствующих показанным на фиг. 1-3, а на фиг. 7 показан вид сверху устройства.

Что касается принципиальных признаков, то устройство, показанное на фиг. 4-7, в целом, соответствует устройству, показанному на фиг. 1-3, как по основной конструкции, так и по работе.

В воплощении, показанном на фиг. 4-7, сборный резервуар 31, определяющий сборный отсек A, имеет конструкцию, которая позволяет ему вертикально складываться и раздвигаться по типу мехов аккордеона. Его боковая стенка 32 выполнена из эластичной, но практически нерастяжимой, неудлиняемой пленки или листового материала, обернутого вокруг ряда жестких, расположенных через промежутки круглых колец 33 из пластика или легкого сплава. В показанном на фигурах раздвижном состоянии резервуара эти кольца располагаются на расстоянии друг от друга, но при разборке устройства они могут располагаться близко друг к другу или даже в общей плоскости. Крайнее нижнее кольцо 33 крепится к образующей дно плате 34, имеющей отверстие 35, в котором расположен насос 36. На крайнем верхнем кольце 33 установлен кольцевой плавучий элемент 37, который образует сливной порог и его вершину K и который соответствует первому плавучему элементу 15 устройства, показанного на фиг. 1-3.

Внутри верхней части сборного резервуара 31, концентрически по отношению к нему и плавучему элементу 37 расположен второй кольцевой плавучий элемент 38 с юбкой 39, которые оба соответствуют, соответственно, плавучему элементу 23 и его юбке 24, показанным на фиг. 1-3. Юбка имеет, подобно резервуару 31, складную конструкцию, выполненную из эластичной, но нерастяжимой пленки или листового материала, обернутого вокруг ряда жестких, расположенных через промежутки колец 40. В этом воплощении элемент 38 также крепится к элементу 37 или крайнему верхнему кольцу 33 полосами или подобными деталями таким образом, чтобы он мог свободно перемещаться вверх и вниз относительно элемента 37, но при этом постоянно сохраняя концентричность расположения по отношению к элементу 37. Подобным образом, пространство между плавучими элементами 37 и 38 и пространство внутри элемента 38 и его юбки 39 обозначены, соответственно, R и S.

Как и в конструкции, показанной на фиг. 1-3, покрывающая плата 41 с отверстием 42 расположена в постоянном положении относительно платы 34, образующей дно резервуара 31. Особенностью конструкции является то, что плата 34 и плата 41 съемно крепятся к противоположным концам шести вертикальных трубок 43, расположенных по кругу через равные промежутки, как видно на фиг. 7. Внутри кольца, по которому расположены трубки, могут двигаться вверх и вниз плавучий элемент 37, верхний участок боковой стенки 32 резервуара 31 и, таким образом, также плавучий элемент 38 с юбкой 39.

Трубки 43 попарно поддерживают три стабилизирующих элемента 44 (соответствуют стабилизирующим элементам 26), показанных на фиг. 1-3, с помощью промежуточных трех пар выступающих радиально наружу верхних и нижних кронштейнов 45. Как лучше видно на фиг. 7, стабилизирующие элементы 44 расположены через равные промежутки по кругу вокруг резервуара 31 на радиальном расстоянии от него. Каждый элемент 44 расположен вокруг верхнего участка связанной с ним трубки 46.

Подобно резервуару 31, каждый элемент 44 представляет собой вертикально складываемую и раздвигаемую конструкцию с боковой стенкой 47, выполненной из пленки или листового материала, обернутого вокруг расположенных через промежутки круглых жестких колец 48. В крайнем верхнем участке пространства, образованного боковой стенкой 47, расположен плавучий блок 49 из пенопласта, например, в то время как участок этого пространства, расположенный под блоком 49, открыт и служит для его заполнения водой в течение работы всего устройства. Для поддержания боковой стенки 42 туго натянутой, крайнее нижнее кольцо 48 разъемно крепится к трубке 46.

У верхнего конца каждой трубки 46 расположен обратный клапан 50, который открыт для пропуска воздуха в пространство под плавучим блоком 49, с целью его выпуска наружу вверх, когда это пространство заполняется водой, но который закрыт, когда образуется давление ниже атмосферного давления, с тем, чтобы предотвратить в этом случае выброс воды. Заполнение водой и выброс воздуха в атмосферу могут осуществляться через трубку 46, как показано стрелками на фиг. 4. Как и в воплощении, показанном на фиг. 1-3, сборный контейнер 51 герметично соединен с покрывающей платой 41 так, чтобы входной участок 51A контейнера располагался непосредственно над отверстием 42, которое окружено уплотнительным кольцом 52 контейнера.

Показанное на фиг. 4-7 устройство работает, по существу, так же, как и устройство, показанное на фиг. 1-3. Однако, существует определенная разница между указанными конструкциями устройства, заключающаяся в том, что в резервуаре 31, имеющим цилиндрическую форму, как видно на фиг. 4-6, отсутствует поверхность, у которой имеет место перепад давления, как в случае противоположных толкательных поверхностей фланца 14, показанных на фиг. 1-3. Здесь же, вследствие перепада давления у гибкой боковой стенки 32 резервуара 31, стенка будет деформироваться внутрь, тем самым подтягивая кольца 33 друг к другу и побуждая весь резервуар 31 вертикально сжиматься, в результате чего образуется тяговая сила, направленная вниз, которая будет действовать на плавучий элемент 37. Однако, если требуется, поверхностный перепад давления может быть создан путем выполнения резервуара 31 более узким в верхнем участке, чем в нижнем участке.

Как следует из фиг. 4-7, устройство, в соответствии с изобретением, может быть выполнено очень легким, быстро собираемым и разбираемым и легко транспортируемым. Кроме того, оно может быть дешевым в изготовлении. Поэтому экономически рационально производить устройство в больших количествах и размещать их в пунктах, откуда они могут быть быстро доставлены в любое заранее предусмотренное место их работы, где они могут быть быстро подготовлены для работы.

Благодаря идущему в сборный резервуар во всех направлениях входному потоку жидкости и быстрому отделению более легкого материала, в этом резервуаре можно достичь высокой производительности сбора нефтепродукта.

В описанных выше воплощениях устройства высота вершины K сливного порога над поверхностью воды саморегулируется, по существу, под воздействием трех различных сил, а именно силы тяжести или веса, гидростатической силы и гидростатической толкающей силы.

Сила тяжести, действующая на верхнюю часть сборного резервуара, которая может вертикально перемещаться независимо от состояния покоя этого резервуара и объема удерживаемой в нем жидкости, постоянно стремится переместить эту верхнюю часть и, таким образом, вершину сливного порога вниз. С другой стороны, подъемная сила, действующая на указанную верхнюю часть резервуара, стремится переместить эту часть и, таким образом, вершину K сливного порога вверх.

Подъемная сила состоит из двух вертикальных составляющих, а именно, составляющей, создаваемой жидкостью в резервуаре, и составляющей, создаваемой жидкостью окружающей массы воды.

В положении устройства, показанном на фиг. 1 и 4, на каждом уровне гидростатическое давление или напор в резервуаре остается тем же, что и гидростатическое давление или напор в окружающей массе воды, при этом сумма двух составляющих подъемной силы равна силе тяжести плюс, если это имеет место, сила, под действием которой плавучий элемент 15 или 23 входит в контакт с покрывающей платой 19.

Когда гидростатическое давление в сборном резервуаре меньше гидростатического давления в окружающей массе воды, третья сила в форме направленной вниз силы, определяемой переходом давления, также будет оказывать влияние.

В воплощении, показанном на фиг. 1-3, эта третья сила действует через фланец 14. В воплощении устройства, показанном на фиг. 4-7, эта сила создается боковой стенкой 33 резервуара 31 по мере ее вдавливания внутрь между кольцами 33 и, тем самым, ее сжатия в горизонтальном направлении, в то время как весь резервуар 31 будет сжиматься при этом в вертикальном направлении.

Однако, в пределах объема изобретения можно осуществлять подобное саморегулирование другими путями. Например, упомянутая последняя сила может не существовать, что достигается отсутствием толкательной поверхности (фланец 14), где существует перепад давления, так что будет оказывать влияние только подъемная сила, пропорциональная перепаду давления между сборным резервуаром и окружающей массой воды.

Другой путь заключается в замене подъемной силы или ее комбинации с другой силой, которая постоянно действует на верхнюю часть резервуара и, таким образом, на вершину K сливного порога, такой силой, как сила пружины. Еще возможность или путь заключается в приложении постоянно действующей направленной вниз силы, т.е. силы, которая взаимодействует с силой тяжести.

В пределах объема изобретения возможны также другие, чисто конструктивные модификации. Проиллюстрированная кольцевая форма вершины сливного порога и отклоняющий элемент, расположенный внутри этого порога и образованный плавучим элементом 23 или 38 с юбкой 24 или 39, соответственно, являются очень полезными, но не обязательными. Соответственно, можно обеспечить прохождение входного потока в сборный отсек через вершину K сливного порога, которая расположена не вдоль всей периферии сборного резервуара, а только вдоль ее части (хотя, предпочтительно, вдоль большей ее части). Отклоняющий элемент может тогда быть ограничен до соответствующего участка периферии.

В другом воплощении, не показанном на чертежах, устройство выполнено так, чтобы перемещаться в заданном направлении относительно массы воды в течение сбора поверхностного слоя. Например, устройство может буксироваться или перемещаться с помощью объединенной с ним двигательной тяговой установки или же устройство может удерживаться неподвижным, а через него может пропускаться поток воды. Если устройство предусмотрено с двигательной тяговой установкой, последняя может также использоваться для перекачки воды из сборного резервуара и возможно также в резервуар.

В другом воплощении плавучий элемент, образующий сливной порог, расположен только по части периферии сборного резервуара, а именно только по части, составляющей 50-75% периферии. В течение сбора нефтепродукта или другого поверхностного слоя сливной порог находится на стороне выше по потоку, так что он перемещается в направлении перемещения всего устройства относительно текучей массы воды, а собранный материал выгружается в сборный контейнер в противоположном направлении или со стороны ниже по потоку через горизонтальный выход, предусмотренный у участка периферии сборного резервуара, который не расположен противоположно сливному порогу.

Формула изобретения

1. Способ снятия плавающего поверхностного слоя с поверхности воды, особенно поверхностного слоя, содержащего плавающий загрязнитель, такой, как нефтепродукт, включающий помещение в воду сборного резервуара (11, 31), имеющего сборный отсек (А) и сливной порог (К), который образует верхнюю часть сборного резервуара и определяет границу сборного отсека вверху, и заполнение сборного отсека водой, образование и поддержание стока воды в сборном отсеке (А), и побуждение сливного порога (К) занять положение водостока относительно поверхностного слоя для того, чтобы позволить поверхностному слою течь по сливному порогу в сток воды, отличающийся тем, что он предусматривает вертикальное перемещение сливного стока (К) относительно нижней части (16, 34) сборного резервуара (11, 31).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляется регулирование высоты вершины сливного порога (К) над водой путем приложения к сливному порогу вертикальной силы, величина которой меняется пропорционально перепаду гидростатического давления между сборным отсеком (А) и массой воды, окружающей сборный резервуар (11, 31).

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что вертикальная сила, прикладываемая к сливному порогу (К), включает подъемную силу.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что подъемная сила состоит из двух составляющих, имеющих одинаковое направление, причем одна составляющая определяется вытесненным объемом жидкости в сборном отсеке (А), а другая составляющая определяется вытесненным объемом жидкости в массе воды, окружающей сборный резервуар.

5. Способ по любому из пп.2 - 4, отличающийся тем, что вертикальная сила, приложенная к сливном порогу (К), включает силу, которая является результирующей двух противоположно направленных гидростатических сил, действующих на создающий силу элемент (14, 32), имеющий передающее силу соединение со сливным порогом (К), причем одна из противоположно направленных гидростатических сил определяется поверхностью создающего силу элемента, расположенной в сборном отсеке (А), а другая из указанных сил определяется толкательной поверхностью создающего силу элемента, расположенной в массе воды, окружающей сборный резервуар (11, 31).

6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что выгрузка слоя, плавающего в сборном отсеке (А), осуществляется через выгружное отверстие (20, 42), которое сообщается со сборным отсеком.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что выгрузку плавающего слоя осуществляют посредством вытесняющей жидкости из массы воды, окружающей сборный резервуар (11, 31), вводимой в сборный отсек через его нижнюю часть.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что сливной порог (К) уплотнен контактирующей с лежащей над ним покрывающей платой (19, 41) сборного резервуара (11, 31), когда осуществляется выгрузка плавающего слоя.

9. Способ по любому из пп.2 - 8, отличающийся тем, что регулирование высоты положения нижней части (16, 34) сборного резервуара (11, 31) в массе воды осуществляется с помощью плавучих элементов (26, 44), соединенных с указанным дном и расположенных в массе воды, окружающей сборный резервуар.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что вес плавучих элементов (26, 44) увеличивается с увеличением высоты подъема нижней части (16, 34) сборного резервуара (11, 31) в массе воды за счет захвата определенных объемов воды из массы воды этими плавающими элементами, благодаря чему указанные объемы воды содействуют перемещениям плавучих элементов в массе воды.

11. Способ по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что поток воды с поверхностным слоем, текущий по сливному порогу (К) в сборный отсек (А), отклоняется вниз в сборном резервуаре (11, 31) посредством отклоняющего элемента (23, 24), заходящего вниз в сборный отсек.

12. Устройство для снятия плавающего поверхностного слоя с поверхности воды, особенно поверхностного слоя, содержащего плавающий загрязнитель, такой, как нефтепродукт, содержащее сборный резервуар (11, 31), который может погружаться в массу воды и который определяет сборный отсек (А), верхняя часть которого включает сливной порог (К), который образует вход в верхний конец сборного отсека (А), и средства для выгрузки воды из сборного отсека (А), отличающееся тем, что сливной порог (К) может вертикально перемещаться относительно нижней части (16, 34) сборного резервуара.

13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что оно предусмотрено со средствами (14, 15, 31, 37) для регулирования высоты подъема сливного порога (К) в массе воды в зависимости от перепада гидростатического давления между внутренней полостью сборного отсека (А) и наружной стороной сборного резервуара (11, 31).

14. Устройство по п.12 или 13, отличающееся тем, что покрывающая плата (19, 41) установлена на сборном резервуаре (11, 31) и лежит сверху сборного отсека (А), причем сливной порог (К) может входить с этой платой в уплотненный контакт с целью закрытия сборного отсека (А) сверху.

15. Устройство по любому из пп.12 - 14, отличающееся тем, что сливной порог (К) содержит первый плавучий элемент (15, 37), по меньшей мере, часть которого приспособлена для вытеснения жидкости в сборном отсеке (А).

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что первый плавучий элемент (15, 37) приспособлен вытеснять жидкость в сборном отсеке (А) и в массе воды, окружающей сборный резервуар (11, 31).

17. Устройство по любому из пп.13 - 16, отличающееся тем, что верхняя часть (13) сборного резервуара (11, 31) может вертикально перемещаться вместе со сливным порогом (К) относительно нижней части (16, 34) этого резервуара.

18. Устройство по любому из пп.12 - 17, отличающееся тем, что оно предусмотрено с создающим силу элементом (14, 32), который соединен со сливным порогом (К) и имеет две противоположно расположенных толкательных поверхности, одна из которых расположена внутри сборного резервуара (11, 31), а другая с наружной стороны этого резервуара.

19. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что боковая стенка (32) сборного резервуара (31) эластична на протяжении, по меньшей мере, части высоты этого резервуара, и тем, что этот резервуар может вертикально сжиматься пари радиальном сжатии боковой стенки (32) под действием перепада давления воды на толкательных поверхностях.

20. Устройство по любому из пп.12 - 19, отличающееся тем, что сборный резервуар (31) может вертикально складываться по типу мехов аккордеона.

21. Устройство по любому из пп.12 - 20, отличающееся тем, что оно предусмотрено с отклоняющим элементом (23, 24, 38, 39) в сборном отсеке (А), служащим для отклонения вниз жидкости, текущей по сливному порогу (К) из окружающей массы воды в сборный отсек (А).

22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что отклоняющий элемент (23, 24, 38, 39) поддерживается вторым плавучим элементом (23, 38), который может вертикально перемещаться независимо от сливного порога (К) и который поддерживается жидкостью в сборном отсеке (А).

23. Устройство по любому из пп.12 - 22, отличающееся тем, что сливной порог (К) расположен, по меньшей мере, на большей части периферии сборного резервуара (11, 31).

24. Устройство по пп.22 и 23, отличающееся тем, что второй плавучий элемент (23, 38) определяет границу периферийной зоны ® входного потока между ним и сливным порогом (К) и стабилизирующей зоны (S) с его дальней стороны по отношению к сливному порогу.

25. Устройство по п. 14 и любому из пп.15 - 24, отличающееся тем, что покрывающая плата (19, 41) предусмотрена с выгружным отверстием (20, 42) для жидкости в сборном отсеке (А).

26. Устройство по любому из пп.15 - 25, отличающееся тем, что средства для выгружения воды из сборного отсека (А) содержат реверсируемый насос (18, 36).

27. Устройство по любому из пп.12 - 26, отличающееся тем, что оно предусмотрено с несколькими наружными плавучими элементами (26, 44), которые соединены с нижней частью (16, 34) сборного резервуара (11, 31) и служат для поддержания сборного резервуара в воде, причем эти наружные элементы расположены на расстоянии по горизонтали от этого резервуара.

28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что наружные плавучие элементы (26, 44) предусмотрены с отсеками для захвата воды из окружающей массы воды.

29. Устройство по любому из пп.12 - 28, отличающееся тем, что оно предусмотрено с дополнительными плавучими элементами (28), связанными со сливным порогом (К), которые работают так, чтобы прикладывать к сливному порогу дополнительную, направленную вверх подъемную силу в ответ на внезапное повышение уровня воды вокруг сборного отсека (А).

РИСУНКИ

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