УСТАНОВКА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ С БОЛОТИСТОЙ ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 1998 года по МПК E02B15/10 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для очистки болотистой водной поверхности водоемов от нефти и нефтепродуктов, плавающих на ней в результате аварий, связанных с разрывами нефтепроводов, или в местах случайного залпового слива в реки, водоемы и моря нефти, нефтепродуктов и масел.

Известна установка для удаления нефти с поверхности водоемов, содержащая неподвижный корпус и трубопровод откачки нефти, подвижную воронку с поплавком, прикрепленную к корпусу с помощью гибкой диафрагмы (SU 361250 A, 17.01.73).

Недостатком известной установки является то, что вместе с нефтью по трубопроводу откачивается значительное количество воды, которую необходимо отделять и откачивать из сборника, что значительно снижает эффективность и экономичность процесса удаления нефти с поверхности водоемов.

Наиболее близкой к предлагаемой является установка для удаления нефти и нефтепродуктов с водной поверхности, включающая каркас, захватывающее устройство, насос, электродвигатель с вертикальным валом и сборники нефти и нефтепродуктов, соединенные с насосом трубопроводной системой (SU 458136 A, 25.01.75).

Недостатком этой известной установки является то, что она предназначена для снятия малых количеств нефти и нефтепродуктов, плавающих в виде тонкой пленки на поверхности воды, и не может обеспечить эффективное и экономичное удаление больших количеств нефти и нефтепродуктов с больших поверхностей воды или удаление нефти и нефтепродуктов в труднодоступных местах.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности и экономичности процесса удаления больших количеств нефти и нефтепродуктов путем значительного уменьшения количества перекачиваемой воды и снижения за счет этого нерациональных затрат энергии.

Поставленная цель достигается тем, что установка для удаления нефти и нефтепродуктов с болотистой водной поверхности, включающая каркас, захватывающее устройство, насос, электродвигатель с вертикальным валом и сборники нефти и нефтепродуктов, соединенные с насосом трубопроводной системой, согласно изобретению, снабжена стрелой-удлинителем, установленной на самоходном транспортном средстве по болотистой почве или судне, а насос выполнен открытого типа и состоит из установленной горизонтально основной большой конической шестерни с вертикальным валом, ориентированной зубьями вниз, и ведущей малой конической шестерни меньшего размера с горизонтальным валом, заключенной в корпус и находящейся в зацеплении с основной большой шестерней, причем корпус малой шестерни плотно прилегает вокруг нее снизу и сбоку на 1/4 оборота, а также с двух торцевых сторон, перекрывает зубчатое зацепление большой и малой шестерен наружным и внутренним ползунами и соприкасается с наружным и внутренним венцами основной большой шестерни лабиринтными уплотнениями по всей ширине корпуса, при этом длина корпуса в свету равна длине зуба, а ширина корпуса в свету больше диаметра малой шестерни на величину не менее двух расстояний между зубьями, боковая стенка корпуса со стороны примыкания к малой шестерне отстоит от плоскости зубьев большой шестерни на величину высоты зуба, а с противоположной стороны боковая стенка корпуса примыкает плотно к зубьям большой шестерни уплотняющим ползуном, выполненным шириной не менее одного расстояния между зубьями, кроме того, трущиеся поверхности ползунов выполнены из антифрикционного материала по отношению к стали, корпус прижат к основной большой шестерне устройством, упирающимся в упорные подшипники вала основной большой шестерни, к нижней стороне корпуса посередине между малой шестерней и примыкающим к зубьям большой шестерни уплотняющим ползуном подсоединен нагнетательный патрубок, сообщенный трубопроводной системой со сборниками нефти и нефтепродуктов, вал малой шестерни соединен через редуктор с электродвигателем, а корпус малой шестерни, электродвигатель и корпуса подшипников вала основной большой шестерни и жестко соединены между собой каркасом с возможностью подвески последнего вместе с захватывающим устройством на стреле-удлинителе и их транспортировки в подвешенном состоянии.

При этом захватывающее устройство состоит из двух конусов, расположенных один под другим и ориентированных вершинами вверх, из которых верхний конус размещен на водной поверхности и имеет угол наклона образующих к горизонтали больший, чем нижний конус, причем наружные края верхнего конуса плавно отогнуты вверх до уровня расположения вершины конус и соединены круглой горизонтальной верхней плитой с образованием замкнутого объема, через который проходит вверх от малой шестерни вал электродвигателя, а нижнему конусу снизу прикреплена круглая плита также с образованием замкнутого объема, кроме того, замкнутые объемы верхнего и нижнего конусов секционированы вертикальными радиальными перегородками, верхние точки образованных секций снабжены трубками для соединения с вакуум-ресивером или ресивером со сжатым воздухом, а нижние точки этих секций соединены трубками с водным пространством, при этом между нижним и верхним конусами расположены большая и малая шестерни, которые снизу плотно ограждены сеткой для предупреждения попадания твердых частиц между зубьями шестерен.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана установка для удаления нефти и нефтепродуктов с болотистой водной поверхности, вертикальный разрез;
на фиг. 2 - вид А-А на фиг. 1 при выполнении большой конической шестерни с прямыми зубьями;
на фиг. 3 - то же при выполнении большой конической шестерни с косыми зубьями;
на фиг. 4 - то же при выполнении большой конической шестерни с кривыми зубьями;
на фиг. 5 - вид Б-Б на фиг. 1;
на фиг. 6 - вид В-В на фиг. 5;
на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 2;
на фиг. 8 - разрез Д-Д на фиг. 6;
на фиг. 9 - монтажная схема установки.

Установка для удаления нефти и нефтепродуктов с болотистой водной поверхности включает шестеренчатый насос открытого типа, состоящий из установленной горизонтально основной большой конической шестерни 1 с вертикальным валом 2 и зубьями: или прямым 3, или косыми 4, или кривыми 5, ориентированными вниз, и вертикальной малой конической шестерни 6 с горизонтальным валом 7 и зубьями 8, находящимися в зацеплении с зубьями 3 основной большой шестерни 1. Малая коническая шестерня 6 заключена в корпус 9, плотно прилегающий вокруг шестерни 6 снизу и сбоку на 1/4 оборота, а также с двух торцевых сторон. Корпус 9 перекрывает зубчатое зацепление большой и малой шестерен 1 и 6 ползунами: наружным 10 и внутренним 11, соприкасающимися, соответственно, с наружным и внутренним венцами, основной большой шестерни 1 лабиринтными уплотнениями 12 типа "выступ-впадина".

К основанию боковой стенки корпуса 9 малой шестерни 6 прикреплен ползун 13 из антифрикционного материала, прилегающий плотно к зубьям 3 основной большой шестерни 1. Ширина ползуна 13 составляет не менее одного расстояния между зубьями 3 основой большой конической шестерни 1, при этом ползун 13 плотно прилегает к зубьям 3 по всей их длине. Для достижения плотности, обеспечиваемой лабиринтными уплотнениями 12, ползуны наружный 10 и внутренний 11 выполнены в виде фланцев и прикреплены к корпусу 9 болтами, а для достижения плотности между ползуном 13 и зубьями 3 шестерни 1 корпус 9 плотно прижат к зубьям 3 шестерни 1 от корпусов 14 и 15 упорных подшипников на валу 2 упорными устройствами 16. Вал 7 малой шестерни 6 соединен через редуктор с электродвигателем 17. Корпус 9 малой шестерни 6, электродвигатель 17 и корпуса 14 и 15 подшипников жестко соединены упорными устройствами 16 в каркас, который вместе с захватывающим устройством может подвешиваться при работе или транспортироваться в подвешенном состоянии стрелой-удлинителем. К нижней стороне корпуса 9 посередине между малой шестерней 6 и ползуном 13 подсоединен нагнетательный патрубок 18, соединенный шлангами и трубопроводами со сборниками нефти и нефтепродуктов (не показано).

Захватывающее устройство состоит из двух осесимметрично расположенных один под другим конусов: верхнего 19 и нижнего 20, ориентированных вершинами вверх. Верхний конус 19 захватывающего устройства имеет угол наклона образующих к горизонтали больший угла наклона к горизонтали образующих нижнего конуса 20. Наружные края верхнего конуса 19 плавно отогнуты вверх до уровня расположения вершины конуса и соединены горизонтальной круглой верхней плитой 21 с образованием замкнутого объема, через который проходит вертикально вверх вал электродвигателя 17, соединенный через редуктор с валом 7 малой шестерни 6. Замкнутый объем верхнего конуса 19 секционирован вертикальными радиальными перегородками (не показано) так, что верхние точки секций соединены трубками 22 с вакуум-ресивером или ресивером со сжатым воздухом, а нижние точки соединены трубками 29 с водным пространством, на поверхности которого расположен верхний конус 19. К нижнему конусу 20 снизу прикреплена круглая плита 24 с образованием замкнутого объема, который разделен вертикальными радиальными перегородками (не показано), как и объем верхнего конуса 19, на секции, также имеющие трубки, соответственно, верхние 22 и нижние 23. Между конусами верхним 19 и нижним 20 расположены шестерни большая 1 и малая 6, которые снизу плотно ограждены сеткой (не показано) для предупреждения попадания между зубьями 3 и 8 шестерен 1 и 6 твердых частиц.

Установка для удаления нефти и нефтепродуктов с болотистой водной поверхности работает следующим образом.

Установку, расположенную на секционированных конусах 19 и 20, перемещают и устанавливают с помощью стрелы-удлинителя (не показано) на болотистую водную поверхность с разлитыми нефтью и нефтепродуктами. Выравнивают положение основной большой шестерни 1 до горизонтального за счет заполнения секций конусов верхнего 19 и нижнего 20 водой или вытеснения из секций воды посредством соединения секций через трубки 22 с вакуум-ресивером или, соответственно, с ресивером со сжатым воздухом.

После чего включают электродвигатель 17, вращающий малую ведущую шестерню 6 с зубьями 8, которая находится в зацеплении с основной большой шестерней 1 с зубьями 3. При этом малая ведущая шестерня 6 вращается против часовой стрелки, приводит во вращение основную большую шестерню 1, в результате чего в замкнутом объеме между корпусом 9, малой шестерней 6, ползуном 13, большой шестерней 1 и ползунами наружным 10 и внутренним 11 объем нефти и нефтепродуктов вытесняется из впадин между зубьями 8 малой шестерни 6 и зубьями 3 основной большой шестерни 1 и выходит по нагнетательному патрубку 18 и далее через шланги и трубопроводы нагнетается в сборники нефти и нефтепродуктов (не показано). В замкнутое пространство корпуса 9 вводится жидкость (нефть и нефтепродукты) через впадины между зубьями 3 основной большой шестерни 1 и через впадины между зубьями 8 ведущей малой шестерни 6, причем во впадины между зубьями 8 шестерни 6 жидкость поступает через боковую щель между боковой стенкой корпуса 9 и зубьями 3 основной большой шестерни 1, а во впадины между зубьями 3 основной большой шестерни 1 жидкость поступает с поверхности водоема, на которой расположена шестерня 1, ориентированная зубьями 3, вниз. При этом плавающие на поверхности водоема нефть и нефтепродукты перемещаются по наклонным к горизонтали впадинам между зубьями 3 основной большой конической шестерни 1 от центра к периферии. Плотность между наружным ползуном 10 и внутренним ползуном 11 обеспечивается как за счет плотного прилегания трущихся поверхностей ползунов 10 и 11 к наружному и внутреннему ободам шестерни 1, так и за счет лабиринтного уплотнения 12 типа "выступ-впадина", состоящего из выступов в ползунах 10 и 11 и впадинах, выточенных в виде прямоугольного сечения каналов в наружнем и внутреннем ободах шестерни 1. При вращении большой шестерни 1 плавающие на поверхности водоема нефть и нефтепродукты перемещаются во впадинах между зубьями 3 под действием разности плотностей между водой и нефтью и нефтепродуктами и за счет наклона зубьев 3 конической шестерни 1 к горизонтали, что обеспечивает равномерное заполнение впадин между зубьями 3 шестерни 1 при ее вращении нефтью и нефтепродуктами и равномерное круговое размещение нефти и нефтепродуктов под зубьями 3 шестерни 1. При достижении необходимой плотности между ползунами 10 и 11 и ободами шестерни 1 во время работы установки в корпусе 9 может достигаться значительное избыточное давление, что позволяет подавать под напором нефть и нефтепродукты непосредственно в сборники на значительные расстояния без использования промежуточных емкостей. Захватывающее устройство, состоящее из верхнего и нижнего секционированных конусов 19 и 20, обеспечивает установку шестерни 1 в наиболее выгодном положении по отношению к плавающим на болотистой водной поверхности нефти и нефтепродуктам для их захвата зубьями 3 шестерни 1. При этом по мере откачивания жидкости из-под верхнего конуса 19, туда будет поступать жидкость, плавающая на окружающей болотистой водной поверхности, двигаясь по наклонным образующим конуса 20 вверх и к центру под зубья 3 конической шестерни 1, где она захватывается и откачивается зубьями 3 и 8 шестерни 1 и 6. Для перемещения нефти и нефтепродуктов под шестерней 1 от периферии к центру и снизу вверх вдоль впадин между зубьями последние могут выполняться прямыми 3, косыми 4 или кривыми 5 (фиг. 2, 3, 4). При выбранном направлении угла наклона косых зубьев 4 или кривых зубьев 5 подбирается, соответственно, направление вращения и относительное расположение малой шестерни 6 и ползуна 13.

В зависимости от конкретных потребностей шестерни 1 и 6 могут выполняться самых различных размеров: от самых малых до самых больших при удалении больших количеств нефти и нефтепродуктов вследствие их аварийного разлива в морях и океанах. Кроме того, предлагаемое устройство может быть успешно использовано для удаления нефти и нефтепродуктов в больших и малых количествах в труднодоступных болотистых местностях, когда малогабаритное устройство может быть установлено в рабочее положение с помощью стрелы-удлинителя, при этом к облегченной установке подводятся облегченный шланг и кабель для электродвигателя 17. Так как установка может располагаться на плавающих конусах 19 и 20, необходимо первоначально выставить основную шестерню 1 и после этого не требуется постоянное ручное регулирование установки. Для безопасной работы шестерен 1 и 6 и предупреждения попадания твердых частиц между зацепляющимися зубьями 3 и 8, соответственно, шестерни 1 и 6 снизу плотно ограждены сеткой (не показано).

Ввиду сложности конструкции корпуса 9, плотно прилегающего вокруг малой шестерни 6, его целесообразно изготавливать методом точного литья с последующими разрезами и обработкой плотно прилегающих и трущихся деталей.

Предлагаемая установка для удаления нефти и нефтепродуктов с болотистой водной поверхности выгодно отличается от существующих аналогов рациональностью действия, компактностью, надежностью в работе, высокой эффективностью и экономичностью и может найти широкое применение для удаления нефти и нефтепродуктов как в местах их аварийного разлива, так и в болотистых местах добычи и транспортировки нефти, с целью охраны водного и воздушного бассейнов от загрязнения.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для очистки водной поверхности водоемов и болот от нефти и нефтепродуктов. Установка содержит захватывающее устройство, насос и электродвигатель, закрепленные на стреле-удлинителе, установленной на самоходном транспортом средстве по болотистой почве или судне, сборники нефти и нефтепродуктов, соединенные с насосом трубопроводной системой. Насос выполнен открытого типа и состоит из установленной горизонтально большой конической шестерни, ориентированной зубьями вниз, и ведущей малой конической шестерни, заключенной в корпус и находящейся в зацеплении с большой шестерней. Вал малой шестерни соединен через редуктор с электродвигателем. К нижней стороне корпуса малой шестерни подсоединен нагнетательный патрубок, сообщенный трубопроводной системой со сборниками нефти и нефтепродуктов. Захватывающее устройство состоит из двух конусов, расположенных один под другим и ориентированных вершинами вверх. Верхний конус размещен на водной поверхности, а его наружные края плавно отогнуты вверх до уровня расположения вершины конуса и соединены круглой горизонтальной плитой с образованием замкнутого объема. К нижнему конусу снизу прикреплена круглая плита также с образованием замкнутого объема. Замкнутые объемы верхнего и нижнего конусов разделены вертикальными радиальными перегородками на секции, заполняемые сжатым воздухом или водой. Между ними и верхним конусами расположены большая и малая шестерни, которые снизу плотно ограждены сеткой для предупреждения попадания твердых частиц между зубьями шестерен. Благодаря такой конструкции установка обеспечивает высокие эффективность и экономичность процесса удаления больших количеств разлитых по болотистой водной поверхности нефти и нефтепродуктов путем значительного уменьшения количества перекачиваемой воды и снижения за счет этого нерациональных затрат энергии. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Установка для удаления нефти и нефтепродуктов с болотистой водной поверхности, включающая каркас, захватывающее устройство, насос, электродвигатель с вертикальным валом и сборники нефти и нефтепродуктов, соединенные с насосом трубопроводной системой, отличающаяся тем, что она снабжена стрелой-удлинителем, установленной на самоходном транспортном средстве по болотистой почве или судне, а насос выполнен открытого типа и состоит из установленной горизонтально основной большой конической шестерни с вертикальным валом, ориентированной зубьями вниз, и ведущей малой конической шестерни меньшего размера с горизонтальным валом, заключенной в корпус и находящейся в зацеплении с основной большой шестерней, причем корпус малой шестерни плотно прилегают вокруг нее снизу и сбоку на 1/4 оборота, а также с двух торцевых сторон, перекрывает зубчатое зацепление большой и малой шестерни наружным и внутренним ползунами и соприкасается с наружным и внутренним венцами основной большой шестерни лабиринтными уплотнениями по всей ширине корпуса, при этом длина корпуса в свету равна длине зуба, а ширина корпуса в свету больше диаметра малой шестерни на величину не менее двух расстояний между зубьями, боковая стенка корпуса со стороны примыкания к малой шестерни отстоит от плоскости зубьев большей шестерни на величину высоты зуба, а с противоположной стороны боковая стенка корпуса примыкает плотно к зубьям большой шестерни уплотняющим ползуном, выполненным шириной не менее одного расстояния между зубьями, кроме того, трущиеся поверхности ползунов выполнены из антифрикционного материала по отношению к стали, корпус прижат к основной большой шестерне устройством, упирающимся в упорные подшипники вала основной большой шестерни, к нижней стороне корпуса посередине между малой шестерней и примыкающим к зубьям большой шестерни уплотняющим ползуном подсоединен нагнетательный патрубок, сообщенный трубопроводной системой со сборниками нефти и нефтепродуктов, вал малой шестерни соединен через редуктор с электродвигателем, а корпус малой шестерни, электродвигатель и корпуса подшипников вала основной большой шестерни жестко соединены между собой каркасом с возможностью подвески последнего вместе с захватывающим устройством на стреле-удлинителе и их транспортировки в подвешенном состоянии. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что захватывающее устройство состоит из двух конусов, расположенных один под другим и ориентированных вершинами вверх, из которых верхний конус размещен на водной поверхности и имеет угол наклона образующих к горизонтали больший, чем нижний конус, причем наружные края верхнего конуса плавно отогнуты вверх до уровня расположения вершины конуса и соединены круглой горизонтальной верхней плитой с образованием замкнутого объема, через который проходит вверх от малой шестерни вал электродвигателя, а к нижнему конусу снизу прикреплена круглая плита также с образованием замкнутого объема, кроме того, замкнутые объемы верхнего и нижнего конусов секционированы вертикальными радиальными перегородками, верхние точки образованных секций снабжены трубками для соединения с вакуум-ресивером или ресивером со сжатым воздухом, а нижние точки этих секций соединены трубками с водным пространством, при этом между нижним и верхним конусами расположены большая и малая шестерни, которые снизу плотно ограждены сеткой для предупреждения попадания твердых частиц между зубьями шестерен.