Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды

 

Изобретение относится к очистке акваторий от нефтяных загрязнений. Устройство содержит 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 снабжен эластичными лопастями. Стенка корпуса, образующая нефтепроходной канал, имеет телескопическую вставку, двигающуюся по направляющим. В кювете расположен источник колебаний, например ультразвуковой генератор. Перемещением телескопической вставки по направляющим регулируют длину нефтепроходного канала и глубину погружения его входной кромки, что повышает эффективность работы устройства и расширяет диапазон обрабатываемых нефтепродуктов как по вязкости, так и по толщине слоя. 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 предлагаемому 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, 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 скопится даже мелкий мусор, чего избежать в реальных условиях невозможно.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы путем расширения диапазона отрабатываемых нефтепродуктов как по вязкости, так и по толщине слоя, при этом дополнительно осуществляется обезвоживание собранных нефтепродуктов, а также повышение надежности работы устройства даже при наличии мелкого мусора.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для сбора нефтепродуктов с поверхности воды цилиндрический нефтепродуктосборный барабан снабжен эластичными лопастями, а стенка корпуса, образующая нефтепроходной канал, имеет телескопическую вставку, двигающуюся по направляющим, при этом в кювете располагают источник колебаний, например ультразвуковой генератор, для импульсной обработки собранного с поверхности воды с целью обезвоживания.

Сопоставительный анализ заявляемого устройства с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что цилиндрический нефтепродуктосборный барабан снабжен эластичными лопастями, а стенка корпуса, образующая с нефтепродуктосборным элементом проходной канал, имеет телескопическую вставку, двигающуюся по направляющим, при это для обезвоживания собранных нефтепродуктов в кювете последние подвергаются импульсной ультразвуковой обработке. Снабжение нефтепродуктосборного барабана эластичными лопастями, а стенки корпуса, образующей с нефтесборным элементом проходной канал, телескопической вставкой, двигающейся по направляющим, позволяет повысить производительность устройства по сбору нефтепродуктов, так как теперь продукт будет транспортироваться не тонкой пленкой, а непрерывно объемами, заключенными между стенкой, барабаном и лопастями. При этом такой способ транспорта не боится наличия мелкого мусора на поверхности воды. Если телескопическая часть стенки не выдвинута, то дискретный объем жидкости, захватываемый устройством, будет по глубине соответствовать высоте лопасти, и такая обработка поверхности воды необходима при наличии толщины разлитого слоя нефти, соизмеримой с размером лопасти по высоте. Если же слой нефти меньше, то с целью эффективности работы путем уменьшения поступления воды с нефтепродуктами в кювету осуществляют выдвижение телескопической части стенки до тех пор, пока высота переливающегося слоя жидкости на кромке водослива, образованного выдвигаемой гранью телескопической части стенки, не достигнет толщины слоя нефтепродуктов на поверхности воды, что обеспечит минимизацию воды, поступающей с нефтепродуктами в кювету. Несмотря на это, с целью полного обезвоживания собранного, в кювете располагают источник колебаний, например ультразвуковой генератор, импульсное действие которого позволит решить поставленную задачу и сэкономить время и энергию на последующих операциях.

На чертеже представлено устройство, разрез.

Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды включает цилиндрический нефтепродуктосборный барабан 1 с приводом, обеспечивающим направление вращения барабана, указанное на чертеже, и с эластичными лопастями 2, корпус 3, выполненный в виде рамы с заданной плавучестью и образующий с вышеуказанным барабаном 1 нефтепроводной канал 4, длина которого может изменяться за счет телескопической вставки 5, двигающейся по направляющим, кювету 6, замкнутую по периметру, без дна, образованную плоскими стенками рамы. В кювете 6 находятся датчик уровня раздела сред нефть-вода 7, всасывающий патрубок 8 насоса 9 и источник колебаний 10, например ультразвуковой генератор. Вся система может быть навесной как на судне, так и над нефтесборной емкостью, или плавающей посредством понтонов 11, обрамляющих корпус 3, причем во всех случаях системе задается погружение, и центровка таким образом, чтобы барабан 1 был погружен в жидкость приблизительно на высоту эластичных лопастей 2, причем лопасти могут быть выполнены из различного материала и иметь различную форму.

Устройство работает следующим образом. При вращении барабана 1 с лопастями 2 в направлении, указанном стрелкой, нефтепродукты с поверхности воды дискретно захватываются лопастями 2 и продвигаются по нефтепроходному каналу 4 в кювету 6, образованную корпусом 3. Если толщина слоя нефтепродуктов на поверхности воды равна или больше высоты эластичной лопасти 2, то телескопическая вставка 5 задвинута в корпус по направляющим и устройство работает с максимальной производительностью, которая может регулироваться скоростью вращения барабана и не зависит от свойств нефтепродуктов. Если же толщина слоя нефтепродуктов незначительна, то выдвигается телескопическая вставка 5 и на такую величину, чтобы глубина жидкости над порогом, образованным крайней кромкой выдвигаемой вставки, была бы соизмерима с толщиной разлитого нефтепродукта, тогда нефтепродукт переливается через кромку водослива без воды или при ее минимуме, в нефтепроходной канал 4 и далее также дискретно лопастями подается в кювету 6. Поступившие в кювету 6 вместе с водой нефтепродукты обезвоживаются посредством импульсного действия ультразвукового генератора 10, расположенного в кювете, вытесняют воду из кюветы и заполняют ее до нижнего уровня, отслеживаемого датчиком 7, когда включается насос 9, и через всасывающий патрубок 8 происходит откачивание обезвоженного нефтепродукта до верхнего уровня, в это время в кювету вода поступает снизу, при этом в рабочем или в не рабочем состоянии устройства нефтепродукты, собранные в кювету, отсечены от водной акватории.

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 снабжен эластичными лопастями, а стенка корпуса, образующая нефтепроходной канал, имеет телескопическую вставку, двигающуюся по направляющим, при этом в кювете расположен источник колебаний, например ультразвуковой генератор.

РИСУНКИ

Рисунок 1