Устройство для сбора нефти с поверхности воды

 

Изобретение относится к области защиты окружающей среды и предназначено для очистки водной поверхности от нефти, нефтепродуктов и других легких плавающих жидкостей. Устройство содержит частично погруженный в воду полый цилиндрический корпус с нефтеприемным отверстием и примыкающим к нему тангенциальным входным каналом и патрубком отвода собранной нефти. Во внутренней полости корпуса с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения установлена перегородка с отверстием. К перегородке в верхней части жестко прикреплена заслонка, а в нижней части - поплавок. Крышка корпуса выполнена в виде расширяющегося сопла с внутренними и внешними криволинейными канавками. К меньшему сечению сопла присоединена перфорированная труба, размещенная коаксиально с отверстием в вершине перегородки, Внутри перфорированной трубы расположен вал-шнек с винтом, соединенный с приводом, а в самой трубе между перегородкой и крышкой выполнены нефтеприемные окна. Внутри корпуса между перфорированной трубой и перегородкой расположены направляющие. Такая конструкция устройства обеспечивает эффективный сбор нефти с поверхности воды и возможность автономной работы устройства без ручного воздействия на процесс сбора нефти. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к защите окружающей среды и является устройством для сбора нефти, нефтепродуктов и других легких плавающих жидкостей с поверхности воды и может быть использовано для очистки водной поверхности морей и рек от нефти и нефтепродуктов в районах кораблекрушений, добычи, переработки нефти и ее транспорта вблизи водоемов и водотоков, служащих для водоиспользования.

Известно устройство для сбора нефти с поверхности воды ( авт. св. N 994616, кл. E 02 B 15/04, 1983), содержащее корпус с направляющим аппаратом, вихревую камеру, в нижней части которой установлен сепаратор, внутри которого установлен вал-шнек, приводной двигатель, откачивающий нефтяной насос, цистерна Г-образной формы, в средней части которой установлен трубопровод, сообщающий ее с воронкой, размещенной на внешней части вихревой камеры.

Недостатком устройства является высокие энергозатраты при сборке нефтепродуктов, особенно при разбавленности их водой.

Известно устройство для сбора нефти с поверхности воды (авт. св. N 1687743, кл. E 02 B 15/04, 1991), включающее частично погруженный в воду полый цилиндрический корпус с нефтеприемным отверстием и примыкающим к нему тангенциальным входным каналом, патрубок отвода собранной нефти в нефтесборную емкость, перегородку, выполненную в виде конуса с отверстием в вершине, установленную во внутренней полости корпуса с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, причем к перегородке в верхней части прикреплена заслонка, а в нижней части поплавок.

Недостатком данного устройства является невысокая эффективность сбора нефти, обусловленная участием человека - оператора в переливании через отверстие в вершине перегородки нефти в полость над перегородкой, а также неэффективности, связанной с обязательностью наличия скоростного напора течения воды для обеспечения закрутки жидкости в цилиндрическом корпусе и возможностью уноса ветром или волной собранной нефти.

В основу изобретения поставлена задача повышения эффективности сбора нефти с поверхности воды путем устранения необходимости как ручного воздействия на сбор нефти в полость над перегородкой, так и зависимости от скорости течения воды, вливающейся в корпус устройства.

Технический результат, полученный при решении поставленной задачи заключается в том, что устройство для сбора нефти с поверхности воды включает частично погруженный в воду полый цилиндрический корпус с нефтеприемным отверстием с примыкающим к нему тангенциальным входным каналом, патрубок отвода собранной нефти, нефтесборную емкость, перегородку с отверстием, установленную во внутренней полости корпуса с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, причем к перегородке в верхней части жестко укреплена заслонка, поплавок, укрепленный в нижней части перегородки, крышку корпуса, выполненную в виде расширяющегося сопла с внутренними и внешними криволинейными канавками, меньшим сечением соединенного с перфорированной трубой, коаксиально размещенной с отверстием в вершине перегородки. Внутри перфорированной трубы расположен вал-шнек с винтом, соединенный с приводом, например с ветровым двигателем, при этом в перфорированной трубе между перегородкой и крышкой выполнены нефтеприемные окна, а между перфорированной трубой и перегородкой расположены направляющие. Емкость, образованная путем соединения перегородки с поплавком и перфорированной трубой с вал-шнеком и винтом, представляет собой сепаратор в виде вихревой камеры.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для сбора нефти с поверхности воды; на фиг. 2 - его план; фиг. 3 - развертка крышки, выполненной в виде расширяющегося сопла.

Устройство состоит из частично погруженного в воду полого цилиндрического корпуса 1 с нефтеприемным отверстием 2, примыкающим к нему тангенциальным каналом 3, патрубка 4 отвода собранной нефти, нефтесборной емкости 5, перегородки 6 с отверстием 7 и приемными окнами 8, установленной во внутренней полости корпуса 1 с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, заслонки 9, жестко укрепленной в верхней части к перегородке 6, поплавка 10, укрепленного к перегородке 6. Крышка 11 корпуса 1 выполнена в виде расширяющегося сопла с внутренними канавками 12, меньшим сечением жестко соединенного с перфорированной трубой 13, коаксиально размещенной с отверстием 7 в вершине перегородки 6. Внутри перфорированной трубы 13 расположен вал-шнек 14 с винтом 15, соединенный с приводом 16, например, ветровым двигателем. В перфорированной трубе 13 между перегородкой 6 и крышкой 11 расположены нефтеприемные окна 17, а между перфорированной трубой 13 и перегородкой 6 расположены направляющие 18. Величина перемещения поплавка 10 ограничивается выступом 19. Внутри цилиндрического корпуса 1 образуется вихревая камера 20, представляющая собой сепаратор. Вихревая камера 20 сверху ограничена перегородкой 6, а снизу - поплавком 10. Нефтесборная емкость 5 ограничена сверху крышкой в виде расширяющегося сопла 11, а снизу - перегородкой 6.

Устройство работает следующим образом.

Устройство помещается в воду в рабочем положении, когда поплавок 10 находится в притопленном состоянии, а перегородка 6 - над уровнем воды, при этом нефтеприемное отверстие 2 открыто и вода, насыщенная нефтепродуктами, поступает по тангенциальному каналу 3 через нефтеприемное отверстие 2 в полость корпуса 1 через отверстие 8, где за счет вращательного движения, созданного тангенциальным каналом 3, образуется воронка, в которой собирается находящаяся в корпусе 1 нефть. В результате ветрового воздействия, практически постоянно действующего над поверхностью воды за счет температурного напора между воздушной и водной поверхностью в виде стратифицированного течения, крылья ветрового двигателя 16 вращают винт 15 посредством вала-шнека 14, находящегося в перфорированной трубе 13, обеспечивая более эффективную разгонку воды с нефтепродуктами и закрутку в вихревой камере полости корпуса 1 (сепараторе), представляющей собой емкость, образованную перегородкой 6 и поплавком 10. В результате вращения вала-шнека 14 и разности плотностей нефти и воды вытесняются нефтепродукты через нефтеприемные отверстия 17 в нефтеприемную емкость 5, образованную крышкй 11 и перегородкой 6, при этом внутренние винтообразные канавки 12 корпуса 11 принудительно уплотняют нефтепродукты в нефтеприемной емкости 5, создавая в ней подпор. Известно, что при обтекании ветром крыльев ветрового двигателя 16 образуется зона разрежения (вакуума). Вакуум используется для повышения эффективности работы ветрового двигателя 16, величина его увеличивается при расположении под крыльями ветрового двигателя 16 крышки 11 в виде расширяющегося сопла с внешними криволинейными канавками 12.

При обтекании часть потока атмосферного воздуха в виде ветра поступает в емкость крышки 11, выполненной в виде расширяющегося сопла и, перемещаясь по внешним криволинейным канавкам 12, образует вихревой поток, способствующий увеличению вакуума, что совместно с действием вал-шнека 14, приводимого в движение ветровым двигателем 16 (при штиле электродвигателем, который не показан), выталкивает собранную нефть через нефтеприемные отверстия 17 в нефтесборную емкость 5. Все это в конечном итоге в совокупности действия вакуума, образованного в расширяющемся сопле 11 и ветрового двигателя 16 с вал-шнеком 14 обеспечивает более устойчивый процесс сбора нефти независимо от погодных условий.

По мере того, как собранная нефть переливается в нефтесборную емкость 5, перегородка 6 с поплавком 10 перемещается до упора 19 и заслонка 9 перекроет отверстие 2 при надобности (когда емкость 5 полностью заполнена собранной нефтью). После этого подплывает судно-сборщик по сигналу, подаваемому прибором, установленным на устройстве и через патрубок 4 отбирает нефть.

Оригинальность конструктивного решения подтверждается объединением действия ветрового двигателя и скоростного напора течения воды, насыщенной нефтепродуктами. Кроме того, способность устройства увеличить вакуум в зоне выталкивания нефти в нефтесборную емкость повышает эффективность ее сбора и обеспечивает автономность (без вмешательства извне) работы устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для сбора нефти с поверхности воды, включающее частично погруженный в воду полый цилиндрический корпус с нефтеприемным отверстием и примыкающим к нему тангенциальным входным каналом, патрубок отвода собранной нефти в нефтесборную емкость, перегородку с отверстием, установленную во внутренней полости корпуса с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, причем к перегородке в верхней части жестко прикреплена заслонка, а в нижней части - поплавок, отличающееся тем, что крышка корпуса выполнена в виде расширяющегося сопла с внутренними и внешними криволинейными канавками, меньшим сечением жестко соединенного с перфорированной трубой, размещенной коаксиально с отверстием в вершине перегородки, внутри перфорированной трубы расположен вал-шнек с винтом, соединенный с приводом, при этом в перфорированной трубе между перегородкой и крышкой выполнены нефтеприемные окна, а между перфорированной трубой и перегородкой расположены направляющие.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод выполнен в виде ветрового двигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3