УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ МАСЛА С ПОВЕРХНОСТИ ВОДНЫХ СРЕД Российский патент 2004 года по МПК C02F1/40 B01D17/35 

Изобретение относится к устройствам для удаления масла с поверхности водных сред, в частности для очистки отработанных водных СОЖ от инородных свободных масляных включений путем извлечения из СОЖ и сбора свободного масла.

Известно устройство для удаления верхнего слоя жидкости по авторскому свидетельству 1810304, С 02 F 1/40, которое используется для очистки сточных вод от масел и нефтепродуктов. Устройство подразумевает наличие отстойника, который заполняют очищаемой водой. Устройство работает по окончании времени расслоения воды и скопления большей части масла и нефтепродуктов на поверхности воды. Устройство включает горизонтальную сборную трубу из полимерного материала, полупогруженную в воду. Центральная часть трубы изолирована. На концах трубы имеются заглушки с эластичными торцами с возможностью скольжения вдоль стенок отстойника. Труба снабжена горизонтальными стабилизаторами, это обеспечивает плавучесть трубы и ее перемещение без вращения вдоль отстойника, надежно препятствуя перетеканию масляной пленки в ту часть отстойника, где масло собрано. К переднему стабилизатору трубы прикреплен скребок в виде вертикальной полупогруженной планки, снабженной лебедкой. При перемещении скребка по поверхности загрязненной воды масло собирается в части отстойника, где имеется сборник масла, и удаляется переливом (как показано на фигуре 1).

При очевидной простоте конструкции устройство малоэффективно: устройство работает при наличии отстойника, под размер которого подбирается размер поплавковой трубы; устройство работает при условии отстоявшейся очищаемой воды; время отстоя превышает время одного прохода скребка по всей поверхности воды в отстойнике, что значительно снижает производительность очистки воды от масла; устройство не работает на потоке очищаемой воды; при удалении масла переливом вместе с маслом удаляется и часть воды, что требует дополнительных операций по разделению воды и масла.

В качестве прототипа может быть принято устройство по патенту РФ 2139252, С 02 F 1/40, включающее плавающее маслосборное средство с возможностью удерживания его на поверхности с помощью механизма пантографного типа. Устройство выполнено в виде двух приводных вращающихся пустотелых герметичных цилиндров, установленных на общей раме, с гладкой или волнообразной поверхностью. Между цилиндрами размещен лоток. Цилиндры соединены с приводом посредством цепной передачи. Два дополнительных приводных валка установлены с небольшим зазором вблизи цилиндров. Устройство смонтировано на общей раме, укрепленной на емкости для размещения очищаемой водной среды с подводящим и отводящим патрубками.

Устройство включает цепную передачу для передачи вращения на цилиндры и валки, грузы для регулировки на поверхности среды, герметичные цилиндры, что усложняет конструктивные и технологические характеристики устройства. Вращающиеся детали непосредственно соприкасаются с загрязненной маслосодержащей жидкостью, что снижает надежность осей и подшипников, звеньев цепной передачи, то есть основных узлов устройства. Непосредственно в извлечении масла участвует менее 1/4 поверхности цилиндров, что свидетельствует о недостаточной производительности и эффективности устройства. Производительность также снижается из-за того, что условия эксплуатации предполагают очистку жидкости после ее флотации и отстаивания.

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы увеличить производительность очистки воды и водных сред от свободного масла и повысить надежность и технологичность конструкции.

Поставленная задача решена заявляемым изобретением. Заявляется устройство для удаления масла с поверхности водных сред, содержащее емкость для размещения очищаемой водной среды с подводящим и отводящим патрубками, средство для удаления масла, содержащее привод и цилиндрические элементы, средство для сбора масла, отличающееся тем, что средство для удаления масла содержит две траверсы, установленные с возможностью линейного вертикального возвратно-поступательного перемещения посредством линейного подшипника качения, закрепленного на колонне, скрепленной с емкостью, а совокупность цилиндрических элементов выполнена в виде вертикальных патронов, установленных головной частью с зазором в сквозных отверстиях верхней траверсы, при этом нижняя траверса снабжена приводом и жестко скреплена с манжетами, охватывающими патроны по скользящей посадке, а средство для сбора масла выполнено в виде приводного подводимого конвейера, причем верхняя траверса снабжена средством жесткой опоры относительно подводимого конвейера с возможностью периодической остановки верхней траверсы в верхнем положении.

Средство опоры верхней траверсы относительно подводимого конвейера выполнено в виде одной и более вертикальных балок, жестко скрепленных с траверсой и ориентированных в плане на верхнюю грань конвейера.

В устройстве обе траверсы консольно скреплены с линейным подшипником качения посредством верхней и нижней кареток подшипника.

Также нижняя приводная траверса может быть консольно скреплена с линейным подшипником качения посредством каретки подшипника, при этом верхняя траверса сопрягается с нижней траверсой путем свободной опоры на верхнюю часть нижней траверсы. В этом случае верхняя траверса в верхнем положении дополнительно взаимодействует с П-образной балкой, жестко скрепленной с емкостью, служащей дополнительным средством контроля вертикального положения верхней траверсы.

Цилиндрические патроны зафиксированы в сквозных отверстиях верхней траверсы в вертикальной плоскости посредством резьбового соединения.

Манжеты, охватывающие патроны, выполнены из эластичного материала и имеют сужающееся к низу сечение, образуя в верхней части зазор с поверхностью патрона.

Приводы устройства выполнены в виде гидроцилиндров гидропривода.

Конструкция устройства показана на фиг.1 и 3, а на фиг.2 показаны узлы крепления патронов и манжет.

Заявляемое устройство содержит емкость 1 для размещения очищаемой воды с подводящим 2 и отводящим 3 патрубками. На колонне 4, скрепленной с емкостью 1, вертикально установлен линейный подшипник качения 5. Верхняя 6 и нижняя 7 траверсы установлены на подшипнике консольно посредством соответственно верхней 8 и нижней 9 кареток подшипника. Вертикальное линейное возвратно-поступательное перемещение осуществляется приводом 10 нижней траверсы 7.

На всей площади верхней траверсы 6 вертикально укреплены цилиндрические патроны 11. Высота патронов задается техническими требованиями и определяется уровнем очищаемой водной среды в емкости 1, расчетной производительностью и т.п. Диаметр патронов и расстояние между ними должны быть как можно меньше и определяются технологическими возможностями, производительностью очистки, условиями сборки, ремонта и т.д., например, 0,5-1 см. Поверхность патрона является осадительной для масла, поэтому чем меньше диаметр патронов, тем больше суммарная поверхность совокупности патронов и тем больше производительность очистки.

Каждый патрон 11 охвачен манжетой 12 (фиг.2). Манжеты выполнены из эластичного материала, например, из резины. Это обеспечивает минимальный износ патрона и хорошее скольжение манжет по патрону при его допустимых радиальных смещениях. Нижней кромкой, удаляющей масло с патрона, манжеты плотно охватывают патроны по скользящей посадке, а в верхней части отверстие манжеты расширяется, образуя зазор 13. Такая форма манжеты придает ей конструктивную прочность и износостойкость без увеличения поверхности трения и скольжения, что повышает долговечность всей конструкции в целом. Манжеты 12 жестко соединены с нижней траверсой 7 посредством двух металлических шайб 14 и 15. Перемещение нижней траверсы как приводной определяет параллельные одновременные перемещения свободно скользящей ведомой верхней каретки 8 и связанной с ней верхней траверсы 6 с цилиндрическими патронами 11.

Чтобы избежать заклинивания при скольжении манжет 12 по патронам, патроны укреплены в сквозных отверстиях 16 траверсы 6 с зазором, а в вертикальном направлении зафиксированы могут быть, например, так, как показано на фиг.2, посредством резьбового соединения. Головная часть патрона 11 укреплена с помощью шайбы 17, гайки 18 и контргайки 19.

Средство для сбора масла выполнено в виде подводимого конвейера 20, имеющего привод 21. Верхняя траверса 6 жестко скреплена с вертикальными балками 22, имеющими длину, примерно равную длине патронов, а в плане ориентированной на верхнюю грань подводимого под патроны конвейера (или лотка) 20. Это обеспечивает периодическую остановку траверсы 6 в верхнем положении.

В качестве приводных механизмов в заявляемом устройстве используются гидроцилиндры, связанные с гидростанцией.

Вертикальное линейное возвратно-поступательное перемещение верхней траверсы 6 может быть обеспечено так, как показано на фиг.3. Нижняя приводная траверса 7 консольно скреплена с линейным подшипником качения посредством каретки 9 подшипника, а верхняя траверса 6 сопрягается с нижней траверсой путем свободной опоры на верхнюю часть последней. В этом случае верхняя траверса в верхнем положении дополнительно взаимодействует с П-образной балкой 23, жестко скрепленной с емкостью 1 и служащей дополнительным средством контроля вертикального положения верхней траверсы 6.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Обе траверсы 6 и 7 перемещаются в нижнее положение, при котором патроны 11 погружаются в очищаемую СОЖ или другую водную среду. Поверхность патронов может иметь гидрофобное покрытие. Но в то же время гидрофобные свойства обеспечивает масляная пленка, распределяющаяся по патронам при прохождении поверхностного слоя масла. Затем патроны поднимаются в верхнее положение. При спуске и подъеме пленка поверхностного масла осаждается тонким слоем на патронах и таким образом выводится из очищаемого объема. Частицы масла, не завершившие еще подъем на поверхность среды, обладая свойством коалесценции, прилипают к пленке масла на патронах. Этому способствуют также малые расстояния между патронами 0,5-1 см. Более тяжелые частицы воды не задерживаются на патронах, кроме воды, которая адсорбируется вместе с маслом на мельчайших твердых частицах. Достигаемая степень удаления масляной пленки вместе с содержащимися в ней твердыми частицами 95-98%. В настоящее время имеется возможность создания устройства для удаления масла с поверхности водных сред с производительностью 1 т/ч.

При верхнем положении обеих траверс привод 21 подводит под патроны конвейер (лоток) 20. Зазор между лотком и нижней кромкой патронов составляет 10-30 мм для свободного хода лотка. После подвода лотка 20 гидроцилиндр 10 перемещает нижнюю траверсу 7 вниз. Верхняя траверса 6 опускается, примерно, на величину зазора свободного хода лотка 10-30 мм и остается в верхнем положении ввиду фиксации балок 22 и лотка 20 относительно друг друга с опорой на верхнюю грань лотка. Траверса 7 с манжетами 12 продолжают перемещение в крайнее нижнее положение и счищают масло вниз в лоток с поверхности патронов 11. Затем гидроцилиндр 10 перемещает вверх нижнюю траверсу 7, в конце хода - верхнюю траверсу 6 на 10-30 мм, между фиксирующими балками и лотком образуется зазор, и лоток 20 отводится из-под патронов. Далее цикл работы устройства повторяется. Частота и скорость спуска патронов ограничивается обеспечением таких условий, при которых масло имеет способность к слиянию, а не разбивается и не эмульгирует.

Устройство обеспечивает высокую производительность очистки воды и водных сред от свободного масла и качественное разделение масла и водной среды.

Устройство для удаления масла с поверхности водных сред содержит емкость для размещения очищаемой водной среды с подводящим и отводящим патрубками. Средство для удаления масла содержит две траверсы, скрепленные консольно с вертикальным линейным подшипником качения, закрепленным на колонне, скрепленной с емкостью. Совокупность цилиндрических вертикальных патронов установлена головной частью в сквозных отверстиях верхней траверсы. Нижняя приводная траверса жестко скреплена с манжетами, охватывающими патроны по скользящей посадке. Верхняя траверса снабжена вертикальной балкой в качестве опоры на верхнюю грань конвейера с возможностью периодической остановки верхней траверсы в верхнем положении. Приводы устройства выполнены в виде гидроцилиндров. Манжеты, охватывающие патроны, выполнены из эластичного материала. Нижняя приводная траверса консольно скреплена с линейным подшипником качения, а верхняя траверса сопрягается с нижней траверсой путем свободной опоры на верхнюю часть нижней траверсы. Технический результат заключается в увеличении производительности очистки воды от свободного масла и повышении надежности конструкции. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для удаления масла с поверхности водных сред, содержащее емкость для размещения очищаемой водной среды с подводящим и отводящим патрубками, средство для удаления масла, содержащее привод и цилиндрический элемент, средство для сбора масла, отличающееся тем, что средство для удаления масла содержит две траверсы, установленные с возможностью линейного вертикального возвратно-поступательного перемещения посредством линейного подшипника качения, закрепленного на колонне, скрепленной с емкостью, а совокупность цилиндрических элементов выполнена в виде вертикальных патронов, установленных головной частью с зазором в сквозных отверстиях верхней траверсы, при этом нижняя траверса снабжена приводом и жестко скреплена с манжетами, охватывающими патроны по скользящей посадке, а средство для сбора масла выполнено в виде приводного подводимого конвейера, причем верхняя траверса снабжена средством жесткой опоры относительно подводимого конвейера с возможностью периодической остановки верхней траверсы в верхнем положении.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обе траверсы консольно скреплены с линейным подшипником качения посредством верхней и нижней кареток подшипника.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя приводная траверса консольно скреплена с линейным подшипником качения посредством каретки подшипника, а верхняя траверса сопрягается с нижней траверсой путем свободной опоры на верхнюю часть нижней траверсы.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в верхнем положении верхняя траверса дополнительно взаимодействует с П-образной балкой, жестко скрепленной с емкостью, служащей дополнительным средством контроля вертикального положения верхней траверсы.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что патроны зафиксированы в вертикальной плоскости посредством резьбового соединения.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстие манжеты имеет сужающееся к низу сечение, образуя в верхней части зазор с поверхностью патрона.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что манжеты выполнены из эластичного материала.8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство опоры верхней траверсы относительно подводимого конвейера выполнено в виде одной и более вертикальных балок, жестко скрепленных с траверсой и ориентированных в плане на верхнюю грань конвейера.9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приводы устройства выполнены в виде гидроцилиндров гидропривода.