Устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды
Владельцы патента RU 2654090:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук" (RU)
Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для ликвидации разливов на поверхности водоемов и рек нефти и нефтепродуктов путем их сбора. Устройство включает плавучее средство, оборудованное компрессором и танкером для собранной нефти, емкость для сбора нефти, трубопровод для отбора собранной нефти, трубопровод для отвода воды. Компрессор соединен трубопроводом с плоским воздуховодом с щелевыми соплами, расположенными выше верхнего края стенок емкости для сбора нефти, прикрепленной в передней части плавающего средства соосно направлению движения и имеющей поплавки для удержания на поверхности воды и беспроводные уровнемеры воды и нефти. Обеспечивается повышение производительности и эффективности при очистке водных объектов от нефтяных загрязнений. 3 ил.
Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на поверхности водоемов и рек путем их сбора.
Известно устройство для сбора нефти, включающее комплект нефтезадерживающих бонов, соединенных с образованием длинной линии нефтезадерживающих бонов, которая содержит на расстоянии друг от друга несколько якорных узлов для закрепления якорем нефтезадерживающего бона на морском дне, а между якорными узлами и в соединении с нефтезадерживающим боном имеется станция сбора нефти для сбора нефти, направляемой бонами, с поверхности воды (пат. РФ 2518385, E02B 15/04 от 10.06.2014).
Недостатком данного изобретения является то, что в качестве нефтесборного устройства предлагается вращающаяся в горизонтальном положении структура в виде щетки, которая неэффективна при сборе нефти, так как поглощение нефти затрудняется при намокании ворса и частично вместе с ним нефть возвращается в водоем.
Известно устройство для сбора и удаления нефти с поверхности водоема, включающее нефтесборную воронку и оснащенное компрессором, вакуум-насосом с гибкими шлангами и приемной емкостью, отличающееся тем, что нефтесборная воронка выполнена в виде отдельных, шарнирно закрепленных между собой элементов, оборудована поплавками, пригрузами, сообщающимися между собой герметичными, эластичными вкладышами, а компрессор дополнительно оснащен холодильным агрегатом, во время работы которого под поверхность локализованного боновыми заграждениями нефтяного пятна подается воздух, охлажденный до температуры ниже нуля, позволяющий поддерживать в поверхностном слое водно-нефтяную смесь в состоянии, диспергированном воздухом, при кинематической вязкости нефти не ниже 20 сСт, удаляемой в нефтесборную емкость при помощи вакуум-насоса (пат. РФ 2475590, E02B 15/04, E02B 15/10 от 20.02.2013).
Недостатком данного устройства являются сложность, высокие затраты энергии, идущие как на работу насосов, так и на охлаждение подаваемого под поверхность воды воздуха.
Известно устройство для удаления нефтепродукта с водной поверхности, содержащее корпус с входным и выходными отверстиями для нефтепродукта и воды, средства для разгона разделяемых жидкостей, кольца, установленные относительно друг друга с возможностью образования выпуклого мениска с нефтепродуктом, при этом диаметры отверстий колец увеличиваются от дна к отводному отверстию нефтепродукта, где установлен для центральной части полости корпуса переливной порог, закрепленный на корпусе, отводное отверстие для воды снабжено клапаном на давление в центробежном поле устройства жидкостей, заключенных в пространстве от поверхности корпуса до периферийного слоя центральной части полости включительно, при этом толщина периферийного слоя равна высоте переливного порога (пат. РФ 2098550, E02B 15/04 от 10.12.1997).
Недостатком данного устройства является то, что наличие подвижных частей снижает долговечность устройства, система клапанов требует периодического обслуживания.
Известно устройство для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, состоящее из перфорированного транспортера с сорбционным материалом, верхнего отжимного приспособления, установленного на внешней поверхности транспортера, и сливной емкости, расположенной в пределах транспортера, отличающееся тем, что транспортер выполнен в форме барабана, а барабан снабжен нижним отжимным приспособлением, при этом нижнее отжимное приспособление размещено на границе раздела фаз вода-нефть, при работе которого сорбционный материал подвергается перед погружением предварительному обжатию, погружается в верхний слой водоема, впитывает водно-нефтяную смесь, отжимаемую в приемный резервуар верхним отжимным приспособлением (пат. РФ 2104366, E02B 15/04).
Недостатком данного устройства является техническая сложность, обуславливаемая большим количеством вращающихся частей, требующих регулярного обслуживания, кроме того, сорбционный материал частично возвращает нефтепродукты в водоем.
Известно устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающее несущую раму, вращающийся барабан, отжимной ролик, трубопровод для отвода собранной нефти и поплавки, отличающееся тем, что на несущей раме расположены дополнительно электродвигатель, многоскоростной редуктор с рычагом регулирования числа оборотов и лоток для сбора и отвода отжатой нефти, вращающийся барабан снабжен расположенной на обечайке оболочкой из олеофильного и гидрофобного легкоотжимаемого материала, отжимной ролик размещен на вспомогательной раме, сообщающейся с несущей рамой через регулируемую поджимную систему, трубопровод для отвода собранной нефти соединен одним концом с лотком для сбора и отвода отжатой нефти, а другим концом - с дополнительной емкостью для хранения собранной нефти (пат. 2125137, E02B 15/10 от 20.01.1999).
Известно 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 перфорированным и имеет экран в виде сплошной пластины с радиусом изгиба, равным радиусу отжимного ролика, перекрывающей перфорацию отжимного ролика в его нижнем квадранте со стороны вращающегося барабана (пат. 2134739, E02B 15/10 от 20.08.1999).
Известно устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающее несущую раму, вращающийся барабан с нефтепоглощающей оболочкой, отжимной ролик, трубопровод для отвода собранной нефти и поплавки, отличающееся тем, что внутри вращающегося барабана размещен полый вал, выходящий из барабана через цапфу, разделенный горизонтальной перегородкой на две секции, причем верхняя секция вала имеет перфорацию, а нижняя секция выполнена сообщающейся с щелевым раструбом, верхняя из секций на выходе из барабана имеет штуцер для подвода водяного пара, а нижняя секция - штуцер для отвода конденсата (пат. 2138595, E02B 15/10 от 27.09.1999).
Известно устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающее несущую раму, вращающийся барабан с нефтепоглощающей оболочкой, отжимной ролик, трубопровод для отвода собранной нефти и поплавки, отличающееся тем, что на внешней поверхности вращающегося барабана закреплены тепловыделяющие элементы в виде омического сопротивления (пат. 2144108, E02B 15/10 от 10.01.2000).
Известно устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающее несущую раму, вращающиеся в противоположные стороны барабаны с нефтепоглощающими оболочками, трубопровод для отвода собранной нефти и поплавки, отличающееся тем, что на поверхности обечаек вращающихся барабанов закреплены перфорированные упругие пластины, а нефтепоглощающие оболочки зафиксированы на перфорированных упругих пластинах простегиванием нефтепоглощающих оболочек совместно с перфорированными упругими пластинами через перфорацию упругих пластин (пат. 2161674, E02B 15/10 от 10.01.2001).
Известно устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей, включающее в себя плавающее маслосборное средство, установленное на поверхности жидкости, прикрепленное к неподвижной стойке шарнирно в верхней ее части, неподвижную раму с установленным на ней приводом для вращения пустотелого герметичного барабана, сливную систему для удаления нефтепродуктов, выполненную в виде лотка, расположенного с возможностью соприкосновения с поверхностью средства и предназначенного для слива нефтепродуктов по сливным магистралям в емкость для дальнейшего их транспортирования, отличающееся тем, что маслосборное средство представляет собой ленточный конвейер и состоит из бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты, смонтированной на пустотелом герметичном барабане и поплавке, выполненном в виде улитки, служащих для перемещения ленты и смонтированных на подвижной раме, прикрепленной с помощью опор к неподвижной стойке, а сливной лоток со сливной системой вынесен наверх и смонтирован на емкости для сбора нефтепродуктов с возможностью соприкосновения его с бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам лентой (пат. 2352528, C02F 1/40 от 20.041.2009).
Недостатком данных и аналогичных устройств является техническая сложность, обусловленная большим количеством вращающихся частей, кроме того, при намокании эффективность поглощения нефти сорбирующим материалом снижается и часть не отжатой нефти возвращается в водоем при очередном обороте барабана или ленточного конвейера.
Известно устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, содержащее поплавки, раму с вращающимися дисками, пластины, прилегающие к поверхности дисков и счищающие нефтепродукты, лотки, по которым стекают нефтепродукты, нефтесборный желоб, отличающееся тем, что оно имеет связанную с нефтесборным желобом накопительную емкость с функционально связанными между собой устройствами регулирования количества удаляемых нефтепродуктов и удаления их верхнего слоя, а также упоры, регулирующие величину погружения дисков (пат. РФ 2109876, E02B 15/04, E02B 15/10 от 27.04.1997).
Недостатком данного устройства является отсутствие автоматизации определения глубины погружения дисков, отсутствие автоматического регулирования по толщине слоя воды в емкости-отстойнике, что требует вмешательства оператора для удаления отстоявшейся воды.
Данное устройство принято нами в качестве наиближайшего аналога.
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - сбор нефти с поверхности водных объектов с использованием эффекта эжекции непосредственно в резервуар-отстойник без применения промежуточных впитывающих нефтесборных элементов.
Технический результат - повышение производительности и эффективности при очистке водных объектов от нефтяных загрязнений, снижение эксплуатационных издержек.
Заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве, включающем плавучее средство, оборудованное компрессором и танкером для собранной нефти, емкость для сбора нефти, прикрепленную в передней части плавающего средства соосно направлению движения, имеющую поплавки для удержания на поверхности воды, плоский воздуховод с щелевыми соплами, трубопровод для отбора собранной нефти, трубопровод для отвода воды, беспроводные уровнемеры воды и нефти, подача загрязненного слоя воды в емкость осуществляется в результате возникновения эжекционного эффекта при продувании сжатого воздуха через щелевые сопла плоского воздуховода, а уровень нефти и воды в емкости контролируется беспроводными уровнемерами.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «Новизна» по существующему законодательству.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлено устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, вид сверху.
На фиг. 2 - то же, разрез 1-1.
На фиг. 3 - разрез 2-2 на фиг. 2.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного технического решения, заключаются в следующем.
Устройство для удаления нефти включает емкость 1, удерживаемую на поверхности воды поплавками 9, прикрепленную связями 13, имеющими степень свободы в вертикальной плоскости, к корпусу самоходного плавучего средства 12. Сверху к емкости прикреплен плоский воздуховод 6, снабженный щелевыми соплами 11, распложенными выше верхнего края стенок емкости 1, соединенный трубопроводом 10 с компрессором, расположенным на плавучем средстве (не показано). Внутренняя полость емкости соединена трубопроводом 5 с насосом для отбора собранной нефти (не показано) и резервуаром для собранной нефти (не показано), а трубопровод для сброса воды 4 соединен с насосом и выведен за пределы емкости выше уровня воды в водоеме. В емкости также размещен беспроводной уровнемер 3, контролирующий уровень нефти, и беспроводной уровнемер 2, контролирующий границу раздела воды и нефти.
Работа устройства
Устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды прикрепляется к плавучему средству, оборудованному компрессором для подачи воздуха и двумя насосами, таким образом, что может перемещаться в вертикальной плоскости для того, чтобы постоянно оставаться на поверхности воды. При достижении плавучим средством области водоема, загрязненной нефтяной пленкой 14, включается компрессор, соединенный трубопроводом 10 с плоским воздуховодом, и нагнетает во внутреннюю полость воздуховода воздух, с высокой скоростью выдуваемый через щелевые сопла 11. Это создает эжекционный эффект, заставляющий верхний слой воды вместе с нефтяной пленкой поступать в емкость 1. По мере наполнения емкости вода и нефть разделяются вследствие разности плотностей и достигают верхнего уровня 8, контролируемого беспроводным уровнемером 3. После этого поступает управляющий сигнал на включение насоса, производящий откачку воды из нижней части емкости по трубопроводу 4 обратно в водоем, таким образом, жидкость в емкости поддерживается на постоянном уровне, исключающем обратный перелив в водоем. В этом режиме установка работает до тех пор, пока граница раздела нефти и воды не достигнет уровня 7, контролируемого беспроводным уровнемером 2, после чего поступает управляющий сигнал для включения насоса, который откачивает накопившуюся нефть по трубопроводу 5 в емкость для сбора нефти, расположенную на плавучем средстве (не показана). Таким образом, в автоматическом режиме происходит сбор нефти и очищение поверхности водного объекта от нефтяных загрязнений.
Устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающее плавучее средство, оборудованное компрессором и танкером для собранной нефти, емкость для сбора нефти, трубопровод для отбора собранной нефти, трубопровод для отвода воды, отличающееся тем, что компрессор соединен трубопроводом с плоским воздуховодом с щелевыми соплами, расположенными выше верхнего края стенок емкости для сбора нефти, прикрепленной в передней части плавающего средства соосно направлению движения и имеющей поплавки для удержания на поверхности воды и беспроводные уровнемеры воды и нефти.
