Устройство для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды
Владельцы патента RU 2392379:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к устройствам для сбора нефти и нефтепродуктов, плавающих на поверхности воды. Устройство для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды включает цилиндроконический вакуумный гидроциклон с глухим усеченным конусом, с одним или несколькими патрубками легкой фазы жидкости, расположенными коаксиально, с шагом во внутреннем токе аппарата, а также сливным патрубком, для тяжелой фазы жидкости, расположенным во внешнем токе. Сливной патрубок установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в зоне тока, сформированного насадкой, а с глухой части усеченного конуса установлен сменный фланец, на центральной оси которого осесимметрично расположены насадки высотой, не достигающей вершины конуса внутреннего тока. Технический результат состоит в интенсификации работы и повышении эффективности работы устройства и производительности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к устройствам для очистки водоемов от нефти и других подобных веществ, плавающих на водной поверхности, и может быть использовано на любых водных акваториях от отстойников до морей.
Известно устройство для регулирования сбора нефтепродуктов с поверхности воды, включающее вакуумный гидроциклон, питающий патрубок, сливную систему, выполненную в виде нескольких коаксиально расположенных патрубков, имеющих независимые принудительные выводы, при этом патрубок тяжелой фазы расположен в вершине конуса гидроциклона и имеет эжектирующее устройство для коррекции размеров воздушного шнура по оси аппарата (патент РФ №2228997, МКИ E02B 15/04, БИ №24, 2002 г.).
Недостатком данного устройства является низкая производительность и эффективность в работе.
Известно устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, включающее цилиндроконический вакуумный гидроциклон с питающим патрубком, соединенным с воронкой, одним или несколькими сливными патрубками и патрубками для легкой фазы жидкости, причем все патрубки, кроме питающего, расположены коаксиально, с шагом - сливные во внешнем токе, а легкой фазы - во внутреннем токе, патрубки внутри аппарата могут иметь насадки (патент РФ №2205260, МКИ E02B 15/04, 15/10 БИ №15, 2003 г.).
Недостатком данного устройства является низкая эффективность, обусловленная конструктивной избыточностью и сложностью настройки и перенастройки в работе и, как следствие, управлением разделения.
Техническим решением задачи, предлагаемого изобретения, является интенсификация работы устройства как по производительности, так и по эффективности работы, при сборе нефти и нефтепродуктов с поверхности воды.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, состоящем из вакуумного, многопродуктового, цилиндроконического гидроциклона с глухим усеченным конусом, с одним или несколькими патрубками легкой фазы жидкости, расположенными коаксиально, а также патрубком сливным, для тяжелой фазы жидкости, сливной патрубок установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в зоне тока, сформированного насадкой, а с глухой части усеченного конуса установлен сменный фланец, на центральной оси которого осесимметрично расположены насадки высотой, не достигающей вершины конуса внутреннего тока. В свою очередь насадки по образующей имеют симметричные вырезы, в том числе по траектории движения жидкости в месте расположения.
Сопоставительный анализ заявляемого устройства с прототипом показывает, что в устройстве для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающем цилиндроконический вакуумный гидроциклон с глухим усеченным конусом, сливной патрубок установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в зоне тока, сформированного насадкой, а с глухой части усеченного конуса установлен сменный фланец, на центральной оси которого осесимметрично расположены насадки высотой, не достигающей вершины конуса внутреннего тока. В свою очередь насадки по образующей имеют симметричные вырезы, в том числе по траектории движения жидкости в месте расположения.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна». Именно использование в устройстве для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды вышеописанного многопродуктового гидроциклона позволяет улучшить гидродинамический режим работы аппарата, и как следствие, интенсифицировать работу, повысить эффективность и производительность.
Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 изображен общий вид устройства, в качестве примера по одному патрубку во внешнем и внутреннем токах гидроциклона, на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1, на фиг.3 - насадки, в увеличенном масштабе, в качестве примера, полусферическая (а) и в виде усеченного конуса (б), с симметричными вырезами.
Устройство для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды включает: цилиндроконический многопродуктовый вакуумный гидроциклон 1, посредством питающего патрубка 2 соединенный с нефтеприемной воронкой 3, по центральной оси гидроциклона 1 коаксиально установлены: сливной патрубк 4 для отвода тяжелой фазы жидкости и легкой фазы патрубок 5, т.е. нефтепродуктов, с внешней стороны аппарата установлен глухой фланец 6, на котором осесимметрично расположена насадка 7 высотой, не достигающей вершины конус внутреннего тока.
Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды работает следующим образом: заглубив воронку 3 под уровень нефтепродуктов, как показано на фиг.2, начинают отбор на сливном патрубке 4 и патрубке 5 легкой фазы жидкости, которые обеспечивают за счет забора жидкости, поступающей во внутреннее пространство гидроциклона 1 через питающий патрубок 2, понижение давления в теле аппарата. Жидкость с нефтепродуктами, через воронку 3 и тангенциальный питающий патрубок 2, поступая в многопродуктовый гидроциклон 1, вследствие тангенциальности подвода питающей многофазной жидкости, с поверхности воды, примет вращательное движение в теле гидроциклона 1, и под действием центробежных сил там произойдет сепарация этой жидкости по плотности. Чем больше разность по плотности сепарируемых жидкостей, а также излишне нетурбулизированная гидродинамическая картина внутреннего тока в гидроциклоне 1, тем эффективнее процесс разделения и тем скорее более легкая жидкость займет место на центральной оси аппарата, а более тяжелая фаза жидкости (вода) скорее отожмется на периферию и образует внешний ток, который будет отводиться через сливной патрубок 4 тяжелой фазы жидкости. По центральной оси аппарата, во внутреннем токе, обрамляя сливной патрубок 4, будут вращаться отсепарированные, из входящей двухфазной жидкости, нефть или нефтепродукты, причем каждый продукт, в зависимости от плотности, займет свое место на центральной оси аппарата и именно там располагается вход в патрубок или патрубки легкой фазы 5, что определит шаг их установки.
Однако количество жидкости отбираемой через патрубок или патрубки 5 легкой фазы в целом не превышает 7-10% от входящей в аппарат. Таким образом, становится очевидным, что гидродинамическую картину в гидроциклоне 1 определяет именно жидкость, отбираемая через сливной патрубок 4. Создание наиболее благоприятных, с точки зрения гидродинамики, условий отбора основного объема жидкости и получение возможности управлять этим режимом посредством осесимметричных насадок с геометрическими размерами, по высоте не достигающими вершины конуса внутреннего тока, а значит, и не турбулизирующие его излишне. Насадки с вырезами по образующей будут способствовать, в том числе и за счет изменения места отбора жидкости, при изменении положения сливного патрубка, улучшению гидродинамического режима движения двухфазной жидкости, скорейшей и более качественной ее сепарации.
Работа устройства возможна как в надводном положении гидроциклона, как показано на чертеже (см. фиг.2), так и в подводном, единственно неизменным должно остаться положение нефтеприемной воронки 3 относительно уровня воды.
Заявляемое техническое решение просто по конструкции, в связи с отсутствием движущихся частей - надежно в работе, при этом благодаря многопродуктовому принципу и тому, что сливной патрубок тяжелой фазы 4 установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в зоне расположения насадки 7 с высотой, не достигающей вершины конуса внутреннего тока, на глухом фланце 6, регулирует в широком диапазоне, как по количеству, так и по месту отбора жидкости, вплоть до полного прекращения или исключения влияния насадки, возникает ситуация управления режимом качества сепарации с повышением эффективности и интенсификации всех процессов в аппарате.
1. Устройство для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающее цилиндроконический вакуумный гидроциклон с глухим усеченным конусом, с одним или несколькими патрубками легкой фазы жидкости, расположенными коаксиально, с шагом во внутреннем токе аппарата, а также сливным патрубком для тяжелой фазы жидкости, расположенным во внешнем токе, отличающееся тем, что сливной патрубок установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в зоне тока, сформированного насадкой, а с глухой части усеченного конуса установлен сменный фланец, на центральной оси которого осесимметрично расположены насадки высотой, не достигающей вершины конуса внутреннего тока.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насадки по образующей имеют симметричные вырезы, в том числе по траектории движения жидкости в месте расположения.
