УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ Российский патент 2003 года по МПК E02B15/04 E02B15/10 

Изобретение относится к устройствам для очистки водоемов от нефти и других подобных веществ, плавающих на водной поверхности, и может быть использовано на любых водных акваториях, от отстойников до морей.

Известно устройство для сбора нефти с поверхности воды, включающее безнапорный цилиндроконический гидроциклон с одним или несколькими входными каналами, расположенными в цилиндрической части. В нижней части корпуса тангенциально расположен патрубок отвода воды, внутри конусной части - патрубок отвода уловленных нефтепродуктов. (Линский В. К., Тихонов Е.Г. Безнапорные гидроциклоны для сбора нефтяных загрязнений с поверхности воды. Охрана окружающей среды. Респуб. межвед. сборник-Минск, 1982. c.10-12).

Недостатком данного устройства является низкая производительность и эффективность в работе.

Известно устройство "Циклон - С", включающее защитную сетку, поплавки, вакуумный гидроциклон, тангенциальное входное отверстие, вывод чистой воды и сливной патрубок для откачки загрязненной жидкости. (В.Марков, Ю.Степанов. Циклон - морской санитар, с.28-29. Журнал "Нефтяник" 2, 1977г. - прототип).

Недостатком данного устройства является его низкая эффективность и производительность, так как работа осуществляется, в основном, за счет движения судна и откачки загрязненной жидкости через один сливной патрубок, из одного места внутри гидроциклона, хотя различные по плотности нефтепродукты будут концентрироваться на центральной оси аппарата в разных местах, а имеющееся конструктивное решение вызовет ненужные рециркуляционные токи.

Техническим решением задачи предлагаемого изобретения является интенсификация работы устройства, как по производительности, так и по эффективности работы, для сбора нефти и подобных веществ с поверхности воды.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для сбора нефти и подобных веществ с поверхности воды, состоящее из цилиндроконического вакуумного гидроциклона с питающим патрубком, сливным патрубком и патрубком тяжелой фазы жидкости снабжено воронкой и патрубком легкой фазы жидкости, при этом воронка соединена питающим патрубком с гидроциклоном, который может иметь несколько сливных патрубков и патрубков легкой фазы жидкости, причем все патрубки, кроме питающего, расположены коаксиально, сливной патрубок или сливные патрубки установлены с шагом в вершине конической части гидроциклона во внешнем токе жидкости, а патрубок или патрубки легкой фазы жидкости установлены с шагом в части гидроциклона с внутренним током жидкости, при этом сливные патрубки и патрубки легкой фазы жидкости могут иметь насадки.

Сопоставительный анализ заявляемого устройства с прототипом показывает, что вакуумный гидроциклон снабжен воронкой и патрубком легкой фазы жидкости, при этом как патрубков легкой фазы, так и сливных патрубков может быть несколько и все они установлены коаксиально, однако первые установлены во внутреннем токе жидкости, а вторые - в вершине конической части, во внешнем токе жидкости, но те и другие с определенным шагом, зависящим от плотностей входящей многофазной жидкости. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна". Именно использование в устройстве для сбора нефти и подобных веществ с поверхности воды вышеописанного гидроциклона позволяет улучшить гидродинамический режим работы аппарата, и как следствие, интенсифицировать работу, повысить эффективность и производительность.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства (в качестве примера по одному патрубку во внешнем и внутреннем токах гидроциклона); на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1.

Устройство для сбора нефти и подобных веществ с поверхности воды включает цилиндроконический многопродуктовый вакуумный гидроциклон 1, посредством питающего патрубка 2, соединенного с нефтеприемной воронкой 3, по центральной оси гидроциклона 1 коаксиально установлены патрубки сливной 4, легкой фазы 5 и тяжелой фазы 6, а также насадки 7 на патрубки.

Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды работает следующим образом.

Заглубив воронку 3 под уровень нефтепродуктов, как показано на фиг.2, запускают насосы, обеспечивающие откачку через сливной патрубок 4, патрубки легкой 5 и тяжелой 6 фаз, начав процесс откачки, вакуумируется внутреннее пространство гидроциклона 1, и жидкость с нефтепродуктами через воронку 3 и тангенциальный питающий патрубок 2 начнет поступать в аппарат. Вследствие тангенциальности подвода питающей многофазной жидкости с поверхности воды она примет вращательное движение в теле гидроциклона, и под действием центробежных сил произойдет сепарация этой жидкости по плотности. Чем больше разность по плотности сепарируемых жидкостей, тем эффективнее процесс разделения и тем скорее более легкая жидкость займет место на центральной оси аппарата, а более тяжелая фаза жидкости (например, вода) скорее отожмется на периферию и образует внешний ток, который будет отводиться или через патрубок 6 тяжелой фазы жидкости или через сливной патрубок 4, также расположенный во внешнем токе жидкости, или через оба эти патрубка одновременно.

По центральной оси аппарата, во внутреннем токе, обрамляя сливной патрубок 4, будет вращаться отсепарированная из входящей жидкости нефть или нефтепродукты, причем каждый продукт, в зависимости от плотности, займет свое место на центральной оси аппарата и именно там располагается вход в патрубок или патрубки легкой фазы 5, что определит шаг их установки. Патрубки, как сливной 4, так и легкой 5 фазы , могут иметь насадки 7 перфорированные, конические, раструбные, с нарезкой щелей различных форм и размеров и другие, что может делаться для равномерности отбора как осветленной воды, так и легкой фазы жидкости, для улучшения гидродинамической структуры потока. Сливной или сливные патрубки, начала которых располагаются во внешнем токе в аппарате, могут позволить в некоторых ситуациях исключить патрубок тяжелой фазы 6 жидкости, то есть сделать в конструкции глухой усеченный конус, однако на принцип работы это никак не скажется. Также не нарушит принципа работы устройства откачка тяжелой и легкой фаз жидкости через все эти патрубки сразу или через часть из них, или в какой-либо комбинации, что определяется объемом и качественными характеристиками поступающей многофазной жидкости.

Работа устройства возможна как в надводном положении гидроциклона, как показано на чертежах, так и в подводном, единственно неизменным должно остаться положение нефтеприемной воронки 3 относительно уровня воды.

Заявляемое техническое решение просто по конструкции, в связи с отсутствием движущихся частей надежно в работе, при этом благодаря многопродуктовому принципу и тому, что часть патрубков слива берет начало во внутреннем токе, а часть во внешнем токе и при этом включаться в работу эти патрубки могут в различных комбинациях, а сами патрубки могут иметь различные насадки, имеется возможность повысить эффективность сепарации и интенсифицировать весь процесс в аппарате.

Устройство включает соединенный с нефтеприемной воронкой цилиндроконический вакуумный гидроциклон. По центральной оси гидроциклона коаксиально установлены сливной патрубок, патрубок легкой фазы и патрубок тяжелой фазы жидкости. Сливной патрубок и патрубок легкой фазы жидкости могут иметь насадки. При работе устройства нефтепродукты из воронки засасываются в гидроциклон. Из-за тангенциального подвода жидкости в гидроциклоне она принимает вращательное движение и под действием центробежных сил происходит сепарация жидкости по плотности. Более тяжелая фаза жидкости отжимается на периферию гидроциклона и выводится через патрубок тяжелой фазы жидкости. По центральной оси гидроциклона будет вращаться более легкая фаза нефтепродуктов и удаляться из гидроциклона через патрубок легкой фазы жидкости. Устройство обеспечивает интенсивный сбор нефтепродуктов с поверхности воды и эффективную сепарацию жидкости по плотности. 2 ил.

Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, включающее цилиндроконический вакуумный гидроциклон с питающим патрубком, сливным патрубком и патрубком тяжелой фазы жидкости, отличающееся тем, что оно снабжено воронкой и патрубком легкой фазы жидкости, при этом воронка соединена питающим патрубком с гидроциклоном, который может иметь несколько сливных патрубков и патрубков легкой фазы жидкости, причем все патрубки, кроме питающего, расположены коаксиально, сливной патрубок или сливные патрубки установлены с шагом в вершине конической части гидроциклона с внешним током жидкости, а патрубок или патрубки легкой фазы жидкости установлены с шагом в части гидроциклона с внутренним током жидкости, при этом сливные патрубки и патрубки легкой фазы жидкости могут иметь насадки.