Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для сбора с поверхности воды плавающих загрязняющих жидкостей, таких как, например, нефть, бензин или им подобные, в частности, при загрязнениях нефтью или бензином водных поверхностей в результате различных аварий.
При бедствиях судов, в частности при авариях танкеров, могут вытекать большие количества нефти, которые образуют на водной поверхности нефтяной ковер или загрязненную нефтью морскую воду. Все прежние меры по удалению таких нефтяных ковров или загрязненной нефтью морской воды с водной поверхности оказались малоэффективными. Например, нефтяной ковер или загрязненная нефтью морская вода ограждались плавучими барьерами, чтобы затем их отсасывать с водной поверхности. Это возможно только при небольшом морском волнении, причем отсасываемый объем в общем и целом не соответствует требуемому количеству. Высокое морское волнение перебрасывает нефтяной ковер или загрязненную морскую воду через такие плавучие барьеры.
Даже использование химикалиев вследствие образования запаха и других последующих явлений, как, например, осаждение нефтяных смесей на морское дно, оказалось малоэффективным.
Известна установка для абсорбирования нефтяных ковров, в которой с помощью нефтеотсасывающей станции, состоящей из нескольких узлов и агрегатов, нефтяные ковры отсасываются ниже уровня воды /FR 2673214 A1, 28.08.92/. В одном из вариантов выполнения этой установки /фиг.7/ предусмотрен плавающий в воде нефтеулавливающий резервуар, который на верхних участках стенки имеет прилегающее к водной поверхности плавающее тело. Плавающий на воде нефтяной слой направляется сбоку под плавающее тело и через отверстия в участках стенки входит в улавливающий резервуар. Сам улавливающий резервуар соединен с всасывающим трубопроводом, который накопленную в улавливающем резервуаре жидкость отсасывает из резервуара вниз и направляет по трубопроводам к вспомогательной шлюпке или ей подобной. Эта установка имеет преимущество, заключающееся в том, что более или менее толстый слой нефти постоянно собирается под плавающим телом и направляется к резервуару для улавливания нефти. Плавучесть резервуара для улавливания нефти, а также приемная поверхность для всасываемой жидкости в улавливающем резервуаре определяют размер или количество принятой жидкости. Вследствие этого, только с трудом можно осуществить разделение между нефтяным слоем и остальной водной средой, что при определенных условиях может привести к всасыванию большого количества только незначительно загрязненной воды, и тем самым может ухудшиться коэффициент полезного действия установки.
Известна другая установка для абсорбирования нефтяных ковров /DE 2721108 A1, 23.11.78/. В этой очень громоздкой установке в центре плавучей каркасной конструкции находится корпус в виде усеченного конуса с боковыми входными отверстиями для принятия загрязненной нефтью поверхностной воды. Здесь также заглубление впускных отверстий в поверхностный слой воды зависит от глубины погружения находящихся на наружных концах каркаса плавающих тел, при этом толщина поглощаемого слоя нефтяного ковра не регулируется.
Кроме того, известна нефтеотсасывающая установка, которая выполнена горшкообразной в виде плавучего тела /FR 2410093, 22.06.79/, в этой установке нефтяной ковер принимается на верхней стороне плавучего устройства через входные щели. Таким образом, правильное положение на плаву и глубина погружения такого устройства определяют количество попадающей на его верхнюю сторону нефтяной жидкости.
Наиболее близким из известных к предлагаемому изобретению является устройство для абсорбирования плавающих на водной поверхности загрязняющих жидкостей, например нефти, бензина или им подобных, содержащее погружаемый под водную поверхность приемный резервуар, который имеет в верхней зоне предпочтительно кольцеобразное плавучее тело и непосредственно под плавучим телом входные отверстия для приема абсорбируемой жидкости, а также по меньшей мере одну отсасывающую трубу с нагнетательным насосом для транспортирования абсорбированной в приемном резервуаре жидкости к станции удаления /FR 2069926 A, 10.09.71/.
Недостатком этого известного устройства также является невозможность регулирования глубины погружения входных отверстий под уровень водной поверхности и толщины захватываемого ими поверхностного слоя, что уменьшает производительность устройства и снижает его эффективность и коэффициент полезного действия.
Настоящее изобретение направлено на решение задачи создания нефтеотсасывающего устройства, которое позволяет осуществлять очень целенаправленное и тем самым эффективное абсорбирование нефтяного ковра или загрязненной нефтью морской воды. При этом установка должна быть разработана таким образом, чтобы она могла абсорбировать нефтяной ковер или загрязненную нефтью воду на большой поверхности так, чтобы ее можно было использовать после аварий танкеров в портовых сооружениях, прибрежных водах, в открытых морях и закрытых озерах или прочих водоемах, причем можно было обслуживать также системы обеспечения имеющих утечку плавучих деррик-кранов для морского бурения или поврежденных нефтепроводов.
Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство для абсорбирования плавающих на водной поверхности загрязняющих жидкостей, например нефти, бензина или им подобных, содержащее погружаемый под водную поверхность приемный резервуар, который имеет в верхней зоне предпочтительно кольцеобразное плавучее тело и непосредственно под плавучим телом входные отверстия для приема абсорбируемой жидкости, а также по меньшей мере одну отсасывающую трубу с нагнетательным насосом для транспортирования абсорбированной в приемном резервуаре жидкости к станции удаления, согласно изобретению снабжено расположенной ниже плавучего тела и окружающей приемный резервуар воронкообразной всасывающей ванной, верхняя кромка которой расположена относительно нижней стороны плавучего тела с всасывающим зазором, определяющим ширину всасываемого потока жидкости, при этом приемный резервуар выполнен ваннообразным или цилиндрическим, а средство, обеспечивающее плавучесть упомянутого плавучего тела, выполнено таким образом, что последнее в значительной степени расположено на водной поверхности.
В отдельных вариантах конструкции предлагаемого устройства всасывающая ванна выполнена параболической формы и установлена с возможностью изменения ширины всасывающего зазора между ее верхней кромкой и нижней стороной плавучего тела, причем ширина упомянутого зазора не превышает 300 мм.
При этом приемный резервуар, и/или плавучее тело, и/или воронкообразная всасывающая ванна выполнены осесимметричными.
Кроме того, плавучее тело выполнено в виде круглого, дискообразного плавучего кольца, которое внутри имеет одну или несколько камер с переменным объемом, обеспечивающих его плавучесть, причем плавучее кольцо предпочтительно разделено на несколько отдельных плавучих сегментов, а внутрикольцевая зона плавучего тела перекрыта верхним куполом, имеющим впускные отверстия, ведущие в приемный резервуар.
При этом в приемный резервуар введены по меньшей мере одна, предпочтительно три симметрично расположенные, вертикальные отсасывающие трубы, выходящие наружу через перекрывающий верхний купол, при этом каждая отсасывающая труба предпочтительно снабжена гибким соединительным элементом для присоединения другой соединительной трубы, а нагнетательный насос каждой отсасывающей трубы расположен предпочтительно в ее нижней зоне.
Кроме того, всасывающая ванна установлена на приемном резервуаре примерно на половине его высоты, и ее внутренняя стенка воронкообразно ведет от наружной боковой поверхности приемного резервуара к нижней стороне плавучего тела, а верхняя кромка всасывающей ванны образует с ее наружной конуснообразной боковой поверхностью тупой угол α≤140o.
При этом всасывающая ванна имеет устройство регулирования ее положения по высоте, содержащее ходовой винт с приводом, а также гайку.
Причем всасывающая ванна выполнена в виде полого тела с дополнительными телами, обеспечивающими плавучесть.
Кроме того, ниже приемного резервуара размещен полый стабилизатор, имеющий боковые и/или нижние впускные отверстия, а на наружной боковой поверхности приемного резервуара или стабилизатора размещено рулевое устройство, при необходимости с приводным винтом, причем последний предпочтительно выполнен в виде отдельного или дополнительного руля крена.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где показаны:
на фиг. 1 - вид в перспективе на устройство для абсорбирования с частичным разрезом;
на фиг. 2 - схематическое изображение устройства для абсорбирования с частичным разрезом;
на фиг. 3 - вид сверху на верхнюю зону устройства в соответствии с фиг. 2;
на фиг. 4 - схематическое изображение другого примера выполнения, вид сбоку;
на фиг. 5 - вид сбоку разрезанного пополам продольного разреза для изображения дополнительных подробностей;
на фиг. 6 - электрическая схема включения погруженных высокопроизводительных нагнетательных насосов.
Устройство 1 для абсорбирования плавающих на водной поверхности загрязняющих жидкостей в соответствии с изобретением состоит из /см. фиг.1 и 2/ из цилиндрического основного корпуса, образующего нефтесборный улавливающий резервуар 2 с большим количеством содержащихся в верхней части его боковой поверхности входных отверстий 3, которые выполнены в виде горизонтальных продольных щелей или круглых отверстий. Радиусный или сферический снимаемый купол 4 перекрытия закрывает верхнюю часть основного корпуса и также имеет щелевые впускные отверстия 5, которые проходят радиально наружу /см. фиг.3 /. Цилиндрический основной корпус служит в качестве улавливающего резервуара 2 для нефтяного ковра 6, удаляемого с водной поверхности 7. Нефтесборный резервуар 2 окружен в верхней зоне кольцом, а именно при необходимости разделенным на кольцевые сегменты плавучим телом 8, которое имеет внутри большое количество воздушных каналов 9. Воздушные каналы 9 служат в качестве камер, обеспечивающих плавучесть, и при необходимости выполнены таким образом, что плавучее тело 8 по аналогии с плавательным кругом находится в принципе на водной поверхности 7. Воздушные каналы 9 могут быть заполнены воздухом. Они могут быть также заполнены другими средствами, обеспечивающими плавучесть. Как следует из фиг. 1, воздушные каналы 9 могут состоять из нескольких кольцеобразно проходящих отдельных камер, которые по разному интенсивно могут заполняться воздухом или иным подъемным средством. Наружный диаметр d1 плавучего тела 8 составляет примерно 7 м /d1 ≈ 7м/. Наружный диаметр d2 улавливающего резервуара 2 составляет примерно 3 м /d2 ≈ 3 м/, высота h2, например, около 2,5 м /h2 ≈ 2,5 м/. Высота h1 плавучего тела 8 составляет примерно 0,5 м /h1 ≈ 0,5 м/.
Непосредственно под плавучим телом 8 находится параболической формы всасывающая ванна 10, верхняя кромка 11 которой расположена на определенном расстоянии S ниже плавучего тела 8. Как видно из фиг.4 и 5, этот зазор S может изменяться по величине, для чего предназначено устройство 12 регулирования по высоте. Максимальное регулирование хода представлено на фиг.4 символом ΔS и составляет примерно от 250 до 350 мм (ΔS ≈ 250-300 мм). Нижнее положение всасывающей ванны обозначено позицией 10.
Устройство 12 регулирования по высоте содержит ходовой винт 13, а также гайку 14. Привод ходового винта 13 осуществляется с помощью приводного двигателя 15 /см. фиг. 5/.
Кроме того, из фиг. 1 и 5 видно, что всасывающая ванна 10 также имеет поддерживающие плавучесть тела 16, выполненные, например, в виде воздушных подушек, объем которых при необходимости может изменяться.
В нефтесборный резервуар 2 входят три симметрично расположенные относительно средней оси 17 симметрии отсасывающие трубы 18, нижний конец 19 которых доходит примерно до замкнутого днища 20 нефтесборного резервуара 2. В отсасывающие трубы 18 включены высокопроизводительные нагнетательные насосы 21, которые предназначены для транспортировки собранной в нефтесборном резервуаре 2 нефти или загрязненной нефтью жидкости. Отсасывающие трубы 18 выступают за пределы купола 4 /см. фиг. 1-2/ и имеют в верхней зоне гибкие шланги 22, которые предназначены для гибкого присоединения к другим трубопроводам, ведущим к бункерному судну.
Ниже замкнутого днища 20 нефтесборного резервуара 2 находится стабилизатор 23 с опорными основаниями 24. Стабилизатор 23 имеет на верхнем участке стенки несколько приемных отверстий 25, через которые может проникать вода. Также в его днище 26 имеются другие приемные отверстия 27, через которые может вливаться вода. В соответствии с этим стабилизатор 23, имеющий в поперечном сечении форму усеченного конуса, заполнен водой и при сильном морском волнении ведет себя по аналогии с выступающим вниз стабилизирующим килем. Благодаря этому устройство 1 для абсорбирования устойчиво относительно колебаний при сильном морском волнении.
В нижней зоне цилиндрического улавливающего резервуара 2 находится перо 28 руля с винтом 29 руля крена, которые предназначены для стабилизации положения устройства 1 для абсорбирования.
Устройство 1 для абсорбирования может транспортироваться с помощью транспортировочных и фиксирующих проушин 30 и фиксироваться в определенном положении.
Отсасывающие трубы 18 удерживаются внутри улавливающего резервуара 2 с помощью крепежных перемычек 31, которые дополнительно оснащены виброгасителями 32. Выше купола 4 также находятся крепежные перемычки 31 с виброгасителями 32 для трех симметрично расположенных отсасывающих труб 18. Однако здесь отсутствует крепление к внутренней стенке, которое имеется внутри резервуара 2.
Таким образом, устройство 1 предназначено для абсорбирования с больших поверхностей и в большом объеме нефтяных ковров и загрязненных нефтью пресных и морских вод под водной поверхностью. При этом устройство 1 изготовлено в виде компактной конструкции и собрано из стойких к воздействию морской воды, кислот и огня узлов, агрегатов и вспомогательных функциональных блоков. Цилиндрический улавливающий резервуар 2 образует при этом основание устройства 1 и принимает при его выполнении высотой примерно от 2 до 4 м /h2 ≈ 2-4 м/ и диаметром около 3 м /d2 ≈ 3 м/ большое количество абсорбируемого нефтяного ковра. Качество плавучести устройства 1 обеспечивается с помощью отдельных тел 8 и 16 поддержания плавучести, а также с помощью свободных объемов улавливающего резервуара 2, причем плавучее тело 8 должно располагаться в основном на водной поверхности, чтобы образовывать необходимую входную щель шириной S между плавучим телом 8 и всасывающей ванной 10. Наружный диаметр d3 всасывающей ванны 10 примерно соответствует наружному диаметру d1 плавучего тела 8 /см. фиг.2/. Однако этот диаметр всасывающей ванны 10 в соответствии с изображением на фиг.1 может быть также несколько меньшим.
При эксплуатации устройство 1 для абсорбирования ориентировано в воде таким образом, что нефтяной ковер 6 постоянно находится на уровне нижней кромки 33 плавучего тела 8, т.е. водная поверхность примерно соответствует нижней кромке 33 плавучего тела 8. Верхняя кромка 11 всасывающей ванны 10 устанавливается с помощью устройства 12 регулирования по высоте таким образом, что зазор S примерно соответствует по величине толщине нефтяного ковра 6. Таким образом, всплывающая на воде нефть убирается очень целенаправленно. Вход нефтяного ковра 6 во входную щель 34 /обозначен на фиг.1 стрелкой 35/ позволяет втекать нефтяному ковру 6 через входные отверстия 3 внутрь резервуара 2 /стрелка 36/. Поступающая в нефтесборный резервуар 2 нефть транспортируется в обозначенном стрелкой 37 направлении через отсасывающие трубы 18 в соответствующее бункерное судно /стрелка 38/.
Выполненный в виде усеченного конуса стабилизатор 23 имеет высоту около 1 м /h3 ≈ 1 м/. Он препятствует тому, чтобы устройство 1 для абсорбирования опрокидывалось даже при высоком морском волнении, или он придает всему устройству 1 стабильное, приспособленное к соответствующему морскому волнению положение.
Верхний купол 4 с входными отверстиями 5 позволяет принимать нефть при перекатывающихся волнах, так что также таким путем нефть и загрязненная вода может втекать в нефтесборный резервуар 2.
В соответствии с изображением устройства 1 для абсорбирования на фиг. 4 и 5 входные отверстия 3, предусмотренные в нефтесборном резервуаре 2, могут быть выполнены в виде щелей или отверстий по высоте h4, которая соответствует примерно максимальной высоте h5 внутренней зоны всасывающей ванны 10. Внутренний участок 39 стенки всасывающей ванны 10 выполнен в виде воронки высотой h5, на которой находятся впускные отверстия 3. Впускные отверстия 3 препятствуют проникновению внутрь нефтесборного резервуара 2 инородных тел, например дрейфующей древесины и тому подобного.
Параболическая всасывающая ванна 10, юстируемая по высоте, повышает целенаправленное всасывающее воздействие на нефтяной ковер 6. В частности, благодаря юстируемой ширине зазора S целенаправленно всасывается только такая жидкость, которая загрязнена нефтью. Юстировка параболической всасывающей ванны 10 осуществляется с помощью установленных на роликах призматических направляющих и, в частности, с помощью регулирующего устройства 12.
Верхняя кромка 11 параболической юстируемой всасывающей ванны 10 постоянно находится ниже водной поверхности 7, так что нефтяной ковер 6 неизбежно протекает через образованную таким образом входную щель 34 в устройство 1 для абсорбирования. Благодаря этому происходит принудительное заполнение устройства 1. Для заполнения устройства 1 могут использоваться дополнительные клапаны затопления. Если нефтесборный резервуар 2 заполнен нефтью, в работу включаются глубоко расположенные в нем высокопроизводительные нагнетательные насосы 21, обеспечивающие высокое всасывающее действие устройства 1 для абсорбирования.
Перо 28 руля, а также винт 29 руля крена препятствуют повороту устройства 1 для абсорбирования вокруг собственной оси в стационарном режиме работы или в буксирной связке. Руль крена может быть сочленен с навигационной системой и им можно управлять дистанционно или обслуживать вручную.
Как видно из фиг. 5, верхняя наружная кромка 11 всасывающей ванны 10 может быть выполнена с небольшим изломом под углом α ≈ 140o относительно конусной наружной боковой поверхности 40. В результате этого образуется "тарелочная кромка", которая обеспечивает целенаправленный прием нефтяного слоя.
При пуске устройства 1 оно в первой зоне эксплуатации нагружается лишь водой 41, причем вода 41 от нижнего днища 42 устройства 1 подается по транспортному трубопроводу 43 к высоконапорному насосу 44. Этот высоконапорный насос 44 оказывает постоянное давление на оба обратных клапана 45. В результате этого предотвращается также высыхание высокопроизводительных нагнетательных насосов 21. Выполненные в виде центробежных насосов высокопроизводительные нагнетательные насосы 21 могут приводиться в действие гидравлически, электрически или пневматически.
Первая часть воды в циркуляционном контуре накачивается обратно в устройство 1. Для этого предусмотрен трехходовой клапан 46, которым управляет контролирующий орган 47. Контролирующий орган 47 измеряет плотность среды и управляет трехходовым клапаном 46.
Как только контролирующий орган 47 зарегистрирует всосанную воду, трехходовой клапан 46 включается таким образом, что вода по трубопроводам 48 обратно накачивается к днищу 42, которое находится явно ниже поверхности 49 загрязнения нефтью внутри резервуара 2 /водная поверхность в котором показана позицией 50/.
Как только контролирующий орган 47 зарегистрирует среду - нефть -, трехходовой клапан 46 переключается на вторую фазу эксплуатации, и загрязненная нефть через выполненную в виде центрифуги разделительную установку 51 закачивается в улавливающий резервуар 52, например, танкер, приемный резервуар или им подобные. Контролирующий орган 47 для различения воды и нефти в сочетании с разделительной установкой 51 обеспечивает осуществление по возможности оптимального разделения всосанной нефти и воды, так что по возможности удаляется только всосанная нефть.
Следовательно, высокопроизводительные нагнетательные насосы 21 отсасывают по трубопроводу 53, в основном только плавающую наверху нефть, которая должна удаляться. Находящаяся ниже вода может удаляться с помощью дополнительного высоконапорного насоса 44. Избыточная вода может выкачиваться из резервуара 2 наружу по трубопроводам 54. Запорные клапаны 55 определяют направление течения через высоконапорные насосы 21.
На фиг. 6 также показано, что от разделительной установки 51 к днищу 42 резервуара 2 ведет другой трубопровод 56, чтобы обратно перекачивать избыточную воду.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
НЕФТЕСБОРНОЕ БОНОВОЕ ЗАГРАЖДЕНИЕ | 2003 |
|
RU2258112C1 |
Устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды | 2017 |
|
RU2654090C1 |
ПЛАВУЧЕЕ НЕФТЕСБОРНОЕ ОГРАЖДЕНИЕ | 2002 |
|
RU2239022C2 |
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОТБОРА ПЛАВУЧЕЙ ЖИДКОСТИ | 2013 |
|
RU2615475C2 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОДОЕМОВ ОТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2014 |
|
RU2570460C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ | 2002 |
|
RU2228998C2 |
СПОСОБ ДЛЯ СБОРА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ПОД ЛЕДЯНЫМ ПОКРОВОМ | 2019 |
|
RU2710999C1 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ РУЧЬЕВ ОТ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1991 |
|
RU2068054C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ | 2000 |
|
RU2190724C2 |
Нефтеприемная система судна | 1990 |
|
SU1754575A1 |
Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для сбора с поверхности воды плавающих загрязняющих жидкостей. Устройство содержит ваннообразный или цилиндрический приемный резервуар, имеющий в верхней зоне кольцеобразное плавучее тело и непосредственно под этим телом входные отверстия. Ниже плавучего тела расположена окружающая приемный резервуар воронкообразная всасывающая ванна. Верхняя кромка ванны расположена относительно нижней стороны плавучего тела с всасывающим зазором, ширина которого может регулироваться. В приемный резервуар введены отсасывающие трубы. Устройство, благодаря его конструкции и возможности регулирования ширины всасывающего зазора, обеспечивает эффективный сбор с водной поверхности загрязняющих плавающих жидкостей при минимальном захвате воды, в том числе и при наличии волн на водной поверхности. 12 з.п.ф-лы, 6 ил.
10. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что всасывающая ванна имеет устройство регулирования ее положения по высоте, содержащее ходовой винт с приводом, а также гайку.
Приоритет по пунктам:
26.01.93 - по пп.1, 3 - 8, 11 - 13;
02.11.93 - по пп.2, 9 и 10.
ЛАЗЕР | 1992 |
|
RU2069926C1 |
СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ КАНЦЕРОГЕННОГО ДЕЙСТВИЯ МЕТИЛНИТРОЗОМОЧЕВИНЫ У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ | 2009 |
|
RU2410093C1 |
US 4243529 A, 06.01.81 | |||
GB 1549343 A, 01.08.79 | |||
0 |
|
SU330243A1 | |
Устройство для сбора жидких загрязнений с поверхности водоема | 1974 |
|
SU897935A1 |
Плавучий водозабор | 1982 |
|
SU1048035A1 |
АРМИРУЮЩИЙ КОРД СЛОЯ БРЕКЕРА | 2016 |
|
RU2721108C2 |
УСТАНОВКА ГРЕБНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ В КОРПУС ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ | 2018 |
|
RU2673214C1 |
Авторы
Даты
1999-04-20—Публикация
1994-01-26—Подача