Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды

 

Изобретение относится к устройствам для очистки водных поверхностей от нефтепродуктов и может быть использовано в отстойниках и накопителях при очистке дождевых, ливневых и сточных вод, а также для сбора нефтепродуктов с поверхности естественных водных акваторий. Устройство включает плавучий корпус в виде открытой снизу кюветы, в которой размещены патрубок насоса и датчик его управления, цилиндрический нефтепродуктосборный барабан с приводом и с горизонтальной осью вращения, примыкающий к боковой стенке корпуса со стороны сбора нефтепродуктов с образованием с ней канала для прохода нефтепродуктов. Нефтепродуктосборный барабан выполнен в виде червяка в трубе. Один конец трубы с червяком оканчивается над кюветой, а другой - на поверхности воды. Труба к боковой стенке корпуса крепится шарнирно, позволяя изменять угол между ее осью и поверхностью воды от 3 до 15°. Изобретение обеспечивает повышение эффективности работы устройства для сбора нефтепродуктов с поверхности воды путем расширения диапазона собираемых нефтепродуктов как по вязкости, так и по толщине слоя, а также повышение надежности работы устройства даже при наличии мелкого мусора. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для очистки водных поверхностей от нефти и нефтепродуктов, плавающих на поверхности.

Известно плавучее устройство для сбора нефти с поверхности воды, включающее раму с фильтром в донной ее части, нефтеприемник, сообщающийся с плавучей рамой, и приспособление для удаления нефти, причем нефтеприемник установлен в проеме плавучей рамы со стороны сбора нефти и выполнен в виде многолопастного колеса, снабженного независимым приводом, закрытого по торцам дисками и размещенного так, что его ось параллельна водной поверхности и перпендикулярна к направлению транспортирования нефти (А.С. СССР №977566, МКИ Е 02 В 15/04, Б.И. №44, 1982 г.)

Недостатком данного технического решения является примененный неэффективный принцип подачи нефти с поверхности воды в плавучую раму с фильтром посредством динамического напора, создаваемого многолопастным колесом, когда вместе с нефтепродуктами в раму подается значительно большее количество воды, чем нефти. Расположение же уровня нефти в накопителе и водной поверхности, с которой идет ее сбор, в одной плоскости всегда будет являться источником загрязнения водной поверхности.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности является устройство В.М.Пивоварова для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, включающее плавучий корпус и частично погруженный в воду нефтепродуктосборный элемент с приводом и с горизонтальной осью вращения, при этом корпус выполнен в виде открытой снизу, замкнутой по периметру боковыми стенками кюветы, во внутренней полости которой размещены патрубок откачивающего насоса и датчик управления насосом, а нефтепродуктосборный элемент выполнен цилиндрической формы и примыкающим к боковой стенке корпуса со стороны сбора нефтепродуктов с образованием с ней щелевого канала для прохода нефтепродуктов (Патент РФ №2006550 C1, МКИ Е 02 В 15/10, Б.И. №2 1994 г.)

Недостатком этого устройства является строго ограниченный диапазон отрабатываемых нефтепродуктов и низкая эффективность работы из-за того, что Архимедова сила всегда будет противодействовать процессу сбора нефтепленки, при этом нет возможности создания сколько-нибудь значимого динамического напора в проходном канале для увеличения производительности, так как весь он создается только за счет вязкости жидкости и полностью теряется, если скорость вращения барабана превысит предел, за которым натяжение жидкости за счет вязкости не обеспечит сцепление с барабаном, при этом при увеличении скорости вращения барабана наступят такие гидравлические характеристики, когда сопротивление пограничного слоя в щелевом проходном канале может превысить динамический напор и движение нефтепродуктов будет невозможно, а так как по вязкости отрабатываемые нефтепродукты лежат в больших пределах, то убрать их с помощью данного устройства будет невозможно. При этом устройство абсолютно не работоспособно, если перед нефтесборным барабаном скопиться даже мелкий мусор, чего избежать в реальных условиях невозможно.

Техническим решением задачи предполагаемого изобретения является повышение эффективности работы путем расширения диапазона отрабатываемых нефтепродуктов как по вязкости, так и по толщине слоя, а также повышение надежности работы устройства даже при наличии мелкого мусора.

Задача достигается тем, что в устройстве для сбора нефтепродуктов с поверхности воды цилиндрический нефтепродуктосборный барабан выполнен в виде червяка в трубе, причем один конец трубы с червяком оканчивается над кюветой, а другой - на поверхности воды, при этом труба к боковой стенке корпуса крепится шарнирно, позволяя изменять угол между ее осью и поверхностью воды от 3 до 15°.

Сопоставительный анализ заявляемого устройства с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что нефтепродуктосборный барабан выполнен в виде червяка в трубе, причем один конец трубы с червяком оканчивается над кюветой, а другой - на поверхности воды, при этом труба к боковой стенке корпуса крепится шарнирно, позволяя изменять угол между ее осью и поверхностью воды от 3 до 15°. Таким образом заявляемое устройство соответствует критерию “новизна”. Сравнительный анализ заявляемого устройства с другими решениями в данной области не позволил выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию “существенные отличия”. Выполнение нефтепродуктосборного барабана в виде червяка в трубе и то что труба к боковой стенке корпуса крепится шарнирно, позволяя изменять угол между ее осью и поверхностью воды от 3 до 15°, позволяет повысить производительность устройства по сбору нефтепродуктов, так как теперь продукт будет транспортироваться не тонкой пленкой, а непрерывно объемом заключенным между трубой и червяком. При этом такой способ транспорта не боится наличия мелкого мусора на поверхности воды. Телескопическая связь с шарниром, позволяющая изменять угол между поверхностью воды и осью барабана в конечном итоге, способствует выбору такого заглубления трубы с червяком под уровень воды, который будет наилучшим образом обеспечивать сбор нефтепродуктов в конкретной ситуации, то есть в зависимости от плотности нефтепродукта и толщины пленки на поверхности воды. Что обеспечит минимизацию воды, поступающей с нефтепродуктами в кювету.

На чертеже представлено устройство, разрез.

Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды состоит из червяка 1 в трубе 2 с приводом, обеспечивающим направленное вращение червяка, указанное на чертеже. Вышеуказанный червяк 1 и труба 2 образуют нефтепроходной канал 3, длина которого зависит от длины трубы. Труба может менять угол наклона и количество отрабатываемой жидкости за счет шарнира 4 при помощи телескопической связи 5. Шарнир 4 соединен с корпусом 6, который выполнен в виде рамы с заданной плавучестью. Кювета 7, замкнутая по периметру, без дна, образованная плоскими стенками рамы. В кювете 7 находится датчик уровня раздела сред нефть-вода 8, всасывающий патрубок 9 насоса 10 и источник колебаний 11. Вся система может быть навесной как на судне, так и над нефтесборной емкостью или плавающей посредством понтонов 12, обрамляющих корпус 6.

Устройство работает следующим образом: при вращении червяка 1 в трубе 2 в направлении, указанном стрелкой, нефтепродукты с поверхности воды постоянно захватываются лопастями червяка 1 и продвигаются по нефтепроходному каналу 3 в кювету 7, образованную корпусом 6. Если толщина слоя нефтепродуктов на поверхности воды равна или больше лопасти червяка 1, то телескопическая связь 5 при помощи шарнира 4, соединяющего трубу 2 с рамой 6, задвинута максимально и устройство работает с большей производительностью, которая может регулироваться скоростью вращения червяка, и не зависит от свойств нефтепродуктов. Если же толщина слоя нефтепродуктов незначительна, то выдвигается телескопическая связь 5, и тогда при помощи шарнира изменяется угол между поверхностью воды и осью червяка на такую величину, чтобы глубина жидкости над порогом, образованным крайней кромкой выдвигаемой трубы 2, была бы соизмерима с толщиной разлитого нефтепродукта, тогда нефтепродукт захватывается червяком с наименьшим количеством воды. Поступившие в кювету 7 вместе с водой нефтепродукты обезвоживаются посредством импульсного действия генератора 11, расположенного в кювете и, вытесняя воду из кюветы 7, заполняют ее нефтепродуктами до нижнего уровня, отслеживаемого датчиком 8, тогда включается насос 10 и через всасывающий патрубок 9 происходит откачивание обезвоженного нефтепродукта до верхнего уровня, в это время в кювету вода поступает снизу, при этом в рабочем или в нерабочем состоянии устройства нефтепродукты, собранные в кювету, отсечены от водной акватории. А в связи с тем, что процесс отвода нефтепродуктов с отрабатываемой поверхности осуществляется постоянно, то за счет вязкости нефтепродуктов он также постоянно подтягивает к месту его забора.

При работе в плавучем состоянии плавучесть устройства обеспечивают понтоны.

Формула изобретения

Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, включающее плавучий корпус в виде открытой снизу кюветы, в которой размещены патрубок насоса и датчик его управления, цилиндрический нефтепродуктосборный барабан с приводом и с горизонтальной осью вращения, примыкающий к боковой стенке корпуса со стороны сбора нефтепродуктов с образованием с ней канала для прохода нефтепродуктов, отличающееся тем, что нефтепродуктосборный барабан выполнен в виде червяка в трубе, причем один конец трубы с червяком оканчивается над кюветой, а другой на поверхности воды, при этом труба к боковой стенке корпуса крепится шарнирно, позволяя изменять угол между ее осью и поверхностью воды от 3 до 15°.

РИСУНКИ

Рисунок 1