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

Изобретение относится к технике защиты водной среды, а именно к устройствам для сбора и разделения жидкостей с различным удельным весом, растекшихся по поверхности водоемов, и может быть использовано для очистки от нефтяных загрязнений акваторий морей, океанов, портов, гаваней и внутренних водоемов.

Известно устройство для сбора нефти с поверхности воды а.с. 1312939 МПК⁵ Е 02 В 15/04, 1987, содержащее цилиндроконический корпус, тангенциальный патрубок для ввода сырья, патрубок для отвода собранной нефти и патрубок для отвода очищенной воды.

Недостатками данного устройства являются:
1) применение данного устройства ограничено по производительности, т.к. при больших расходах разделяемой жидкости необходимо увеличение диаметра аппарата, что, в свою очередь, ведет к снижению эффективности его работы за счет уменьшения величины центробежной силы;
2) конструкция входного отверстия гидроциклона не позволяет эффективно втягивать нефтяную пленку с больших поверхностей водных объектов.

Наиболее близка к заявляемому устройству конструкция устройства для сбора нефти с поверхности воды (патент РФ 1523636 МПК⁵ Е 02 В 15/04, БИ 43, 1989 г. ), включающего батарею гидроциклонов, расположенных по окружности и совмещенных передними стенками и задними стенками с входными отверстиями. Гидроциклоны соединены между собой вертикальными перемычками. Трубопроводы для отвода воды соединены с коллектором воды, расположенным в центре устройства, а нефтепроводы собранной нефти соединены с коллектором собранной нефти, расположенным внутри коллектора воды соосно с ним. Задняя направляющая стенка каждого гидроциклона соединена с корпусом другого, расположенного за ним по окружности. Передняя и задняя направляющие стенки соединены между собой и корпусом каждого гидроциклона горизонтальными и вертикальными перегородками с образованием полой камеры, а входное отверстие выполнено расширяющимся кверху.

Недостатком данной конструкции является то, что устройство способно работать в неподвижной жидкости, а на волнистой поверхности воды нефть не успевает полностью локализоваться в гидроциклонах, и эффективность разделения жидкости резко падает, что сужает область его применения.

Задача изобретения - повышение эффективности процесса разделения жидкости в устройстве и расширение области его применения.

Эта задача решается тем, что нефтесборное устройство, включающее замкнутую батарею гидроциклонов, расположенных равномерно по окружности, соединенных между собой вертикальными перемычками и совмещенных передними и задними стенками с входными отверстиями, расширяющимися кверху, трубопроводы и нефтепроводы, соединенные с коаксиально расположенными коллекторами нефти и воды в центре устройства, пустотелые камеры, образованные горизонтальными и вертикальными перемычками, вертикальные кромки, образованные передними и задними стенками гидроциклонов, в отличие от известной конструкции устройство дополнительно снабжено крышкой, радиус которой равен диаметру устройства, а по всему периметру установлено волнорезное устройство в виде вертикальных и равномерно расположенных и направленных по радиусу устройства прямоугольных пластин, неподвижно закрепленных верхними кромками к нижней стороне крышки, при этом между волнорезным устройством и вертикальными кромками образован зазор, а в крышке устройства над каждой пустотелой камерой выполнен люк.

На фиг. 1 изображено устройство для сбора нефти с поверхности воды, вид сбоку; на фиг.2 - сечение А-А.

Устройство включает замкнутую батарею гидроциклонов 1, расположенных по окружности и совмещенных передними стенками 2 и задними стенками 3 с входными отверстиями 4. Гидроциклоны 1 соединены между собой вертикальными перемычками 5. Трубопроводы 6 для отвода воды соединены с коллектором 7 воды, расположенным в центре устройства, а нефтепроводы 8 собранной нефти соединены с коллектором 9 уловленной нефти, расположенным внутри коллектора 7 воды соосно с ним.

Передняя 2 и задняя 3 стенки каждого гидроциклона соединены между собой и образуют вертикальные кромки, находящиеся в плоскости, проходящей через центр устройства и гидроциклоны, а задняя стенка 3 примыкает к входному отверстию 4, расположенному рядом против часовой стрелки гидроциклона.

Передняя 2 и задняя 3 стенки каждого гидроциклона 1 соединены между собой и с корпусом гидроциклона горизонтальными 10 и вертикальными 5 перемычками и образуют пустотелую камеру.

Входное отверстие 4 гидроциклонов выполнено расширяющимся кверху.

Устройство снабжено крышкой 11, радиус которой равен диаметру устройства.

По всему периметру крышки установлено волнорезное устройство в виде вертикальных и равномерно расположенных пластин 12 с зазором между собой и неподвижно закрепленных верхними кромками к нижней стороне крышки 11.

Высота пластин волнорезного устройства не менее высоты цилиндрической части гидроциклона.

Между вертикальными кромками и волнорезным устройством выполней зазор 13, образуя дополнительное пространство, перекрываемое сверху крышкой 11.

На крышке 11 над каждой пустотелой камерой выполнен люк 14.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливается на поверхности водного объекта, загрязненного нефтью, так что плоскость свободной поверхности жидкости пересекает каналы волнореза. Это достигается путем заполнения через люки 14 баластом (например, водой) пустотелых камер устройства, состоящих из вертикальных 5 и горизонтальных 10 перемычек, а также передних 2 и задних 3 стенок каждого гидроциклона. После включения слива чистой воды с помощью насоса (не показан) вода откачивается из рабочих объемов гидроциклонов 1 через трубопроводы 6 чистой воды и коллектор 7 воды. На ее место в рабочую полость гидроциклонов 1 начинает поступать вода, загрязненная нефтью. Это происходит за счет возникновения в окрестностях вокруг устройства потоков жидкости, устремленных к зазорам между пластин 12 волнорезного устройства 15.

Волнорезное устройство представляет собой набор прямоугольных вертикальных пластин 12 с зазором между собой, жестко закрепленных верхними кромками к нижней стороне периферийной части крышки 11 по всему периметру устройства.

По ходу движения жидкости в устройстве пластины имеют переднюю сторону 16, заднюю сторону 17, а зазор 13, образованный между задними сторонам 17 пластин и вертикальными кромками, образованными передними и задними стенками гидроциклонов, представляет собой отстойную зону, т.е. зону послойного разделения потока жидкости.

Волна жидкости в виде смеси воды с нефтью проходит волнорезное устройство 15, при этом гасится большая часть ее кинетической энергии, поток жидкости разбивается на мелкие струи и затем поступает в зазор между волнорезным устройством 15 и вертикальными кромками устройства (отстойная зона), где происходит стабилизация движения потока с образованием нефтяной пленки на поверхности воды, при этом жидкость в устройстве делится на потоки, количество которых соответствует количеству гидроциклонов. Каждый из потоков движется к входному отверстию 4 гидроциклона, предварительно пройдя пространство, ограниченное передней 2 и задней 3 стенками, которые образуют входной канал.

Крышка 11 устройства защищает отстойную зону и входные каналы от внешних негативных факторов (ветер, волны и их брызги и т.д.), замедляющих процесс послойного разделения воды и нефти.

Вследствие того, что передняя 2 и задняя 3 стенки входного канала располагаются тангенциально по отношению к цилиндрической части корпуса гидроциклона 1, жидкость, попав в рабочий объем, приобретает вращательное движение. Под действием центробежных сил более тяжелые частицы (вода) отбрасываются к стенкам корпуса гидроциклонов 1 и, пройдя по спиральной траектории вниз, выводятся за ее пределы по трубопроводам 6 в коллектор 7 воды.

Более легкие частицы (нефть) концентрируются в центре рабочего объема каждого гидроциклона 1, образуя скопления в виде клубка, имеющего форму усеченного конуса или цилиндра.

Нефть в результате включения насоса слива нефти (не показан) через нефтепровод 8 собранной нефти и коллектор 9 выводится из устройства.

Дополнительная установка волнорезного устройства в конструкцию нефтесборного устройства способствует как снижению кинетической энергии набегающей на устройство волны, так и созданию направленного движения жидкости внутри устройства к входному отверстию гидроциклона, что позволяет увеличить скорость подтягивания пленки к входному отверстию гидроциклона, увеличить величину центробежной силы внутри гидроциклона и как следствие повысить эффективность разделения жидкости.

Таким образом, предлагаемая конструкция нефтесборного устройства позволяет разделяемой волнообразной жидкости по ходу ее движения в устройстве проходить зону волнореза, а затем отстойную зону, т.е. зону послойного разделения потока жидкости вплоть до входного отверстия гидроциклона, что улучшает его работу и расширяет возможности использования нефтесборного устройства на волнообразных поверхностях водных объектов.

Изобретение относится к технике защиты водной среды и может быть использовано для очистки от нефтяных загрязнений акваторий морей, океанов, портов, гаваней и внутренних водоемов. Устройство содержит замкнутую батарею гидроциклонов, расположенных равномерно по окружности, соединенных между собой вертикальными перемычками и совмещенных передними и задними стенками с входными отверстиями, расширяющимися кверху, а также трубопроводы и нефтепроводы, соединенные с коаксиально расположенными коллекторами нефти и воды в центре устройства. Оно включает также пустотелые камеры, образованные горизонтальными и вертикальными перемычками, вертикальные кромки, образованные передними и задними стенками гидроциклонов, крышку, по всему периметру которой установлено волнорезное устройство (ВУ). ВУ выполнено в виде вертикальных и равномерно расположенных и направленных по радиусу нефтесборочного устройства прямоугольных пластин, неподвижно закрепленных верхними кромками к нижней стороне крышки и выполненных высотой не менее высоты цилиндрической части гидроциклона. Между ВУ и вертикальными кромками образован зазор, а в крышке устройства над каждой пустотелой камерой выполнен люк. Изобретение позволяет повысить эффективность разделения жидкостей с различным удельным весом по сравнению с известными устройствами. 2 ил.

Устройство для сбора нефти с поверхности воды, включающее замкнутую батарею гидроциклонов, расположенных равномерно по окружности, соединенных между собой вертикальными перемычками и совмещенных передними и задними стенками с входными отверстиями, расширяющимися кверху, трубопроводы и нефтепроводы, соединенные с коаксиально расположенными коллекторами нефти и воды в центре устройства, а также пустотелые камеры, образованные горизонтальными и вертикальными перемычками, вертикальные кромки, образованные передними и задними стенками гидроциклонов, отличающееся тем, что устройство снабжено крышкой, а по всему периметру крышки установлено волнорезное устройство, выполненное в виде вертикальных и равномерно расположенных и направленных по радиусу устройства прямоугольных пластин, неподвижно закрепленных верхними кромками к нижней стороне крышки и выполненных высотой не менее высоты цилиндрической части гидроциклона, при этом между волнорезным устройством и вертикальными кромками образован зазор, а в крышке устройства над каждой пустотелой камерой выполнен люк.