УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДРЕНАЖА ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1999 года по МПК B01D17/00 

Изобретение касается устройства для дренажа жидкостей, особенно двух несмешивающихся жидкостей с различными удельными весами, таких, как вода и нефтепродукт с поверхности, особенно с палубы танкера.

Когда танкер нагружен нефтепродуктом, он всегда обычно имеет так называемый кормовой наклон относительно продольной оси, т.е. его кормовая осадка больше, чем до загрузки. Кроме того, такие суда построены с палубой, имеющей кривизну, т.е. палуба выгнута в направлении вверх к центровой линии и затем вниз к обеим бортам судна. Это ведет к тому, что дождевые и сточные воды стекают по палубе в направлении кормы и бортов. Кроме того, танкеры по обеим бортам имеют проходящие в продольном направлении вертикальные плоские металлические полосы, приваренные к палубе. Такая полоса имеет по всей длине высоту около 150 мм и служит для предотвращения перетекания нефтепродукта через борт. Для того, чтобы освобождать палубу от воды в других случаях, а не только при перевозке груза, каждая полоса по всей длине предусмотрена с множеством дренажных отверстий, так называемых шпигатов.

К судну в нагруженном состоянии предъявляется требование, предусматривающее, чтобы шпигаты были закрыты. Поскольку при кормовом наклоне судна жидкость стекает к корме и бортам, упомянутая полоса выполняет в этой ситуации очень незначительную функцию. Жидкость собирается в клинообразных емкостях по обоим бортам у заднего края палубы, где сток жидкости перекрывается задней надстройкой судна. При непрерывном стоке уровень жидкости повышается до верхнего края самого дальнего участка полосы у кормы и перетекает за борт. При скапливании воды у заднего края палубы и в случае разлива нефтепродукта на палубе он по поверхности воды будет стекать за борт. Поэтому палуба, например, в дождливую погоду должна непрерывно дренироваться, т.е. осушаться, с помощью открытого самого заднего шпигата. Если случится разлив нефтепродукта, он потечет за борт через шпигат. Если разлив нефтепродукта произойдет на сухой палубе, возникает проблема удаления нефтепродукта до того, как его уровень превысит высоту полосы и он перельется за борт.

Случается, что для удаления разлившегося на палубе нефтепродукта используют предусмотренный для такого случая небольшой насос с пневмоприводом. Однако в большинстве случаев возможности такого насоса ограничены для использования его для опорожнения бочек маслом, в экскаваторных работах, при работе с древесными опилками. В случае больших разливов нефтепродукта такого насоса очень часто бывает недостаточно.

Таким образом, целью изобретения является создание устройства, которое решало бы упомянутые проблемы и которое простым, но эффективным способом обеспечивало раздельный дренаж нефтепродукта и воды с поверхности, особенно с палубы танкера.

Упомянутая цель достигается с помощью устройства, указанного в введении типа, которое в соответствии с изобретением отличается тем, что содержит открытый вверху образующий колодец контейнер, верхний край которого при использовании устройства, установлен по существу вровень с указанной поверхностью, причем контейнер в верхней части выполнен с первыми и вторыми выпускными средствами, причем первые выпускные средства расположены на более низком уровне, чем вторые средства, и трубу, расположенную в контейнере, которая имеет нижний открытый конец, находящийся на уровне рядом с дном контейнера, и верхний конец которой проходит, будучи уплотнен, через стенку контейнера и соединяется с первыми выпускными средствами.

Устройство в соответствии с изобретением основано на принципе сообщающихся сосудов. Как известно, в двух сообщающихся сосудах, которые содержат одну и ту же жидкость, например воду, устанавливаются точно одинаковые уровни. Если в одном сосуде на воду налить нефтепродукт, равновесие в том сосуде установится на более высоком уровне, так как нефтепродукт всегда легче воды. Таким образом, уравнивание по весу между жидкостными столбами в обеих сосудах достигается при более или менее высоком уровне в сосуде, содержащим нефтепродукт.

Как выше упомянуто, открытый сверху образующий колодец контейнер в устройстве по настоящему изобретению имеет внутреннюю трубу, верхний конец которой соединен с нижними выпускными средствами контейнера, которые образуют выход в море, когда устройство смонтировано на судне. Внутренняя труба заполнена водой, а нижний край выпуска служит в качестве регулятора уровня столба воды в той трубе. Верхние выпускные средства контейнера образуют выход для нефтепродукта, который в течение работы устройства "плавает" на воде в контейнере, причем нижний край того выхода расположен выше выпускных средств внутренней трубы. Расстояние по вертикали между нижними краями выхода доя нефтепродукта и выхода доя воды зависит от глубины контейнера и удельного веса транспортируемого нефтепродукта.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления устройства первый выпускные средства содержат выпускной патрубок, который выполнен с отчетным клапаном. Такой клапан может предпочтительно представлять собой шиберный затвор, имеющий задвижку, которая выполнена с возможностью закрывания снизу и вверх так, чтобы верхний край задвижки определял выпускной уровень клапана. С помощью такого клапана устройство может регулироваться для различных удельных весов нефтепродуктов.

Изобретение далее будет описано на иллюстративном примере его осуществления со ссылкой на чертежи, на которых показано:
фиг. 1 - схематичный вид сверху судна, выполненного с двумя устройствами по изобретению;
фиг. 2 - вид сборку судна по фиг. 1;
фиг. 3 - схематичный неполный поперечный разрез судна с двумя устройствами по изобретению;
фиг. 4 - вид сбоку устройства по изобретению;
фиг. 5 и 6 - виды сбоку, соответствующие видам на фиг. 4, но в уменьшенном масштабе, служащие для пояснения способа работы устройства.

Устройство в соответствии с изобретением в принципе может быть использовано для раздельного дренажа двух независимых, несмешивающихся жидкостей с различными удельными весами. Однако оно главным образом предназначено для дренажа воды и пролившегося нефтепродукта с палубы танкера и в этой связи будет описано ниже.

На фиг. 1 и 2 показан танкер 1, который оборудован двумя устройствами 10 в соответствии с изобретением. Судно имеет переднюю грузовую зону 2, заднюю надстройку 3 и устройства 10, установленные у самого дальнего заднего края грузовой зоны по обеим бортам судна. Как видно на фиг. 2, в нагруженном состоянии судно имеет большую кормовую осадку, чем до загрузки, и, как показано на фиг. 3, палуба имеет кривизну, благодаря чему жидкость на палубе 4 стекает к корме и собирается в местах, где установлены устройства 10. На фиг. 3 позицией 5 обозначена металлическая полоса, которая расположена вдоль каждой стороны судна и которая служит для предотвращения перетекания нефтепродукта через борт.

В поперечном разрезе на фиг. 3 показаны два устройства 10, которые установлены в верхней зоне соответствующих балластных резервуаров 6 и с помощью которых нефтепродукт направляется в сборные резервуары 7.

Далее со ссылкой на фиг. 4 будет описан пример осуществления устройства в соответствии с изобретением. Устройство 10 содержит контейнер 11, представляющий собой стальную трубу соответствующих размеров (с диаметром D), которая открыта вверху и закрыта у дна 12, например, стальной пластиной. При использовании трубу устанавливают (приваривают) так, чтобы ее верхний край располагался вровень с палубой 4, как показано на фиг. 3, образуя колодец, который может быть назван как дренажный колодец. В верхней части труба 11 предусмотрена с первыми выпускными средствами 13, расположенными на высоте H₁ над дном 12, и вторыми выпускными средствами 14, расположенными на высоте H₂ над дном 12, причем H₁ < H₂, что обеспечивает соответствующую разницу уровней между выпускными средствами. Внутри трубы 11 расположена внутренняя труба 15, нижний открытый конец которой расположен на соответствующей высоте над дном 12, а ее верхний конец соответствующим образом походит через стенку трубы 11 и соединяется с первыми выпускными средствами 13. Эти средства представляют собой выпускной патрубок 16, который через схематично показанный отсечной клапан 17 проходит к отверстию 18 в борту судна, как показано на фиг. 3.

Вторые выпускные средства 14 состоят состоят из выпускного патрубка 19, который через схематично показанный отсечной клапан 20 подсоединен к соответствующему сборному резервуару 7 для нефтепродукта через жидкостной сифон 21. Выпускаемый патрубок 19 приварен к соответствующему отверстию в стенке трубы 11 таким образом, что он выступает на некоторое расстояние внутрь трубы 11, причем его конец 22 наклонно подрезан так, что его более длинная часть располагается вверху, как показано пунктирными линиями на фиг. 4., образуя козырек. Этот козырек предотвращает попадание воды, стекающей с палубы судна в выпуск. Как вариант, там может быть выполнен соответствующий козырек, выступающий снаружи патрубка 19 у его верхней стороны и по сторонам, который наклонен соответствующим образом вниз, чтобы придать и защитить выпуск от попадания воды.

Как показано на фиг. 4, внутренняя труба 15 и выпускной патрубок 19 для нефтепродукта имеют одинаковый диаметр D₁. Однако, это не обязательно.

При использовании устройства верхнее отверстие контейнера 11 должно быть соответствующим образом покрыто защитной решеткой (не показана). Кроме того, оно может быть закрыто крышкой, когда устройство не используется. Нижний торец контейнера 11 предпочтительно выполняют с отверстием для очистки или т.п., которое может быть закрыто соответствующей задвижкой, например, размером 15•15 см, прикрепляющейся к стенке контейнера болтами.

Для понимания работы устройства ниже дано пояснение со ссылкой на фиг. 5 и 6. На фиг. 5 показано исходное состояние устройства перед использованием. Устройство, т. е. контейнер 11 и внутренняя труба 15, заполнены здесь водой по уровня H₁ после открытия клапанов 17 и 20 и, кроме этого, заполнен водой (или нефтепродуктом) жидкостный сифон 21. При дополнительном поступлении воды в случае дождя уровень повысится до некоторой степени, но вода будет непрерывно стекать через выпускной патрубок 16, благодаря чему будет поддерживаться равновесие в системе.

При попадании в наружную трубу 11 нефтепродукта соответствующее весовое количество водяного столба будет вытекать через внутреннюю трубу 15 и через выпускной патрубок 16. Чем легче нефтепродукт, тем больше разница по высоте будет между столбом нефтепродукта в наружной трубе и столбом воды во внутренней трубе. Существенным обстоятельством является то, что нефтепродукт "захватывается". При дополнительном поступлении нефтепродукта происходит окончательное уравновешивание между наружной и внутренней трубой, когда уровень нефтепродукта возрастает до уровня H₂, т.е.до нижнего края выпускного патрубка 19 для нефтепродукта. При дополнительном поступлении нефтепродукта некоторое количество воды будет выжиматься через выпускной патрубок 16, в то время, как уровень нефтепродукта в трубе 11 будет повышаться и нефтепродукт потечет через выпускной патрубок 19. Одновременно соответствующий объем воды в сифоне 21 будет замещаться нефтепродуктом. Эта ситуация показана на фиг. 6, где вода затенена чуть светлей, чем нефтепродукт, а столб воды во внутренней трубе 15 над дном столба нефтепродукта дополнительно заштрихован.

Предположим, что произошел разлив нефтепродукта на судне и команда это обнаружила и что выпускной клапан 17 для воды в целях безопасности был закрыт. Нефтепродукт тогда будет стекать непосредственно в сборный резервуар.

После использования устройства контейнер 11 опорожняется с помощью соответствующего насоса.

В конструкции устройства важными параметрами являются высоты H₁ и H₂, и длина L жидкостного столба сифона. Предположим, например, что труба по высоте H₂ наполовину заполнена водой и наполовину нефтепродуктом, когда последний начинает вытекать через выпуск. При удельном весе нефтепродукта, составляющем 0,8 (например, дизельное топливо) имеет тогда H₁•1,0 = H₂/2•1,0 + H₂/2•0,8 т.е. H₁ = 0,9 H₂.

Если выбрана конструкция H₂ = 2,5 м, тогда H₁ = 2,25 м. Тогда размеры конструкции выбиваются для воды, имеющей удельный вес 1,0 и нефтепродукта, имеющего удельный вес 0,8.

Чтобы не менять соотношение между столбом нефтепродукта и столбом воды по высоте H₂ даже, если удельный вес нефтепродукта изменяется, для регулирования разницы по высоте между H₁ и H₂ для нефтепродуктов, имеющих более высокий удельный вес, чем 0,8, может быть использован выпускной клапан 17 для воды. Для достижения этой цели клапан предпочтительно может представлять собой шиберный затвор с квадратной задвижной, которая установлена с возможностью закрытия снизу и вверх так, чтобы верхний край задвижки определял уровень выпуска клапана. Клапан может быть известного и используемого в промышленности типа и, в частности, представлять собой клапан с управляемой тягой задвижкой, который устанавливают дном вверх. Этим способом уменьшается разница между H₂₁ и H₁, что в принципе означает подгонку устройства к нефтепродуктам, имеющим удельный вес, превышающий 0,8. На практике размеры жидкостного сифона подбираются с учетом рабочих давлений, которые могут иметь в сборных резервуарах для нефтепродукта. В этой связи предпочтительно, чтобы клапан был предусмотрен с отградуированной установочной шкалой для возможности регулирования клапана в соответствии с разницей в удельном весе между водой и нефтепродуктом.

Высота L жидкостного сифона зависит от регулировки предохранительного клапана (P/v клапан, не показан) который используется для сборного резервуара для нефтепродукта, т.е. от регулировки для избыточных давлений и пониженных давлений. Такое давление может оставлять максимально 2100 мм водяного столба на стороне избыточного давления и максимально 700 мм водяного столба на стороне пониженного давления. В большинстве случае такие регулировки осуществляют для 1400 и 350 мм водяного столба соответственно. Величина становится тогда приблизительно 700 + 175 = 875 мм, а полная высота у стороны выпуска по крайней мере удваивается. Для нефтепродукта она делится на 0,8.

Устройство, в соответствии с настоящим изобретением, может быть предпочтительно собрано как блок или модель, готовые для установки на месте использования. С другой стороны, оно может быть собрано на месте, т.е. сделано из отдельных деталей на месте использования, например, на танкере. Если требуется, для увеличения мощности устройства контейнер может быть выполнен с несколькими первыми и несколькими вторыми выпускными средствами, причем каждое первое средство соединяется с взаимодействующей с ним внутренней трубой, расположенной в контейнере.

Устройство предназначено для раздельного дренажа двух несмешиваемых жидкостей, особенно нефтепродукта и воды, с поверхности, особенно с палубы танкера. Устройство содержит открытый вверху образующий колодец, контейнер, который при использовании устанавливают так, что его верхний край располагается, по существу, вровень с указанной поверхностью, и который в верхней части предусмотрен с первыми и вторыми выпускными средствами. Первые выпускные средства расположены на более низком уровне, чем вторые выпускные средства. В контейнере расположена внутренняя труба, нижний конец которой открыт и расположен на уровне дна контейнера, а ее верхний конец проходит через стенку контейнера и, будучи уплотнен в ней, соединяется с первыми выпускными средствами. Технический результат состоит в возможности постоянного отвода с палубы танкера воды, загрязненной нефтепродуктами. 7 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для дренажа и разделения жидкостей, особенно двух несмешивающихся жидкостей, имеющих различные удельные веса, таких, как вода и нефтепродукт с поверхности, особенно с палубы (4) танкера (1), содержащее контейнер (11), имеющий первое (13) и второе (14) выпускные средства для соответственно более тяжелой и более легкой жидкостей, причем первое выпускное средство (13) соединено с верхним концом трубы (15), простирающейся, будучи уплотненной, через боковую стенку контейнера (11) и вниз внутри контейнера и имеющей нижний открытый конец несколько выше дна (12) контейнера (11), отличающееся тем, что контейнер (11) имеет верхний открытый конец, который выполнен с возможностью установки при расположении его верхнего края, по существу, вровень с указанной поверхностью так, чтобы образовывать открытый сверху колодец для жидкостей, и что первое выпускное средство (13) расположено на более низком уровне, чем уровень второго выпускного средства (14). 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первое выпускное средство (13) содержит выпускной патрубок (16), выполненный с отсечным клапаном (17). 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что клапан (17) представляет собой шиберный затвор, имеющий задвижку, которая установлена с возможностью закрытия снизу и сверху так, что верхний край задвижки определяет выпускной уровень клапана (17). 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что клапан (17) выполнен с отградуированной установочной шкалой для регулирования клапана (17) в соответствии с разницей удельных весов между двумя дренируемыми жидкостями. 5. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что второе выпускное средство (14) содержит выпускной патрубок (19), выполненный с отсечным клапаном (20). 6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что выпускной патрубок (19) соединен со сборным резервуаром (7) через жидкостной сифон (21). 7. Устройство по п. 5 или 6, отличающееся тем, что выпускной патрубок (19) выступает на некоторое расстояние внутрь контейнера (11) и имеет скошенный конец, удлиненный участок которого расположен вверху. 8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что контейнер (11) выполнен с несколькими первыми и несколькими вторыми выпускными средствами, причем каждое из первых выпускных средств соединено с взаимодействующей с ним внутренней трубой, расположенной в контейнере.