УСТАНОВКА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ Российский патент 2005 года по МПК C02F1/40 C02F103/34 

Изобретение относится к области удаления нефтепродуктов с поверхности воды и может быть использовано в составе комплексов сооружений очистки нефтесодержащих производственных и поверхностных сточных вод для сбора нефтепродуктов в емкостных сооружениях - в отстойниках, нефтеловушках, аккумулирующих резервуарах, буферных емкостях и т.п.

Известно устройство для удаления нефтепродуктов с поверхности воды, выполненное в виде ковша, снабженного пластиной с вертикальными каналами в нижней его части; отверстия имеют размеры (диаметр и протяженность), способствующие сливу воды, находящейся в нижней части ковша, и последующему перемещению нефти сверху вниз по тем же каналам. Боковая поверхность пластины имеет наклонный участок для сбора нефти с водой и слива отделенной от воды нефти, а сам ковш смонтирован на обычном или плавучем кране (см. заявку Японии №2001111950/03, МПК Е 02 В 15/10, от 27.04.2001 г., опубл. 10.11.2003 г.).

Недостатком известной установки является периодичность работы, обусловленная необходимостью выдерживания смеси воды и нефти в течение определенного времени, необходимого для расслоения смеси на водяной слой снизу и слой нефти сверху, а так же отсутствие возможности использования установки в условиях колебания уровня жидкости.

Известна установка для удаления нефти с поверхности воды, выполненная в виде катамарана с транспортером - бесконечной рифленой лентой из бутилкаучука, размещенной между поплавками катамарана; установка оснащена гидроприводом с регулируемой частотой вращения, приемным резервуаром и гидронасосом (см. заявку №2360002 AL, GB, МПК Е 02 В 15/04, приоритет 07.03.2000 г., опубл. 12.09.2001 г.).

Недостатком известной установки является отсутствие возможности ее использования в условиях колебания уровня жидкости.

Известна установка для удаления нефтепродуктов с поверхности воды, содержащая барабан с размещенной на нем лентой, выполненной в виде замкнутого контура, в нижней точке которого расположена натяжная катушка, устройство для удаления нефтепродуктов с ленты в виде полого цилиндра с перфорированной боковой стенкой, установленного ниже барабана, приемный лоток, установленный ниже цилиндра, оборудованного скребком в виде желоба, размещенного внутри цилиндра; при этом наружная поверхность ленты выполнена пористой или волокнистой, а ось цилиндра расположена параллельно оси барабана и смещена относительно последней по горизонтали на расстояние, не более радиуса барабана (см. заявку №2001105042/13 RU, МПК Е 02 В 15/10, C 02 F 1/40, приоритет 22.02.01 г., опубл. 20.06.2003 г.).

Недостатком известной установки является недостаточно высокая эффективность удаления нефтепродуктов, обусловленная свойствами материала ленты, - часть нефтепродуктов остается в порах или на волокнах, что приводит к повторному загрязнению воды.

Известна установка для удаления нефтепродуктов с поверхности воды, состоящая из двух транспортеров, размещенных один над другим с возможностью независимой регулировки угла наклона каждого из них, в виде натянутой на ведущем и натяжном барабанах бесконечной ленты из материала, способного к адгезии нефтепродукта, рамы с закрепленными на ней фиксирующими кронштейнами под опорные подшипники, закрепленные на ведущих валах транспортеров, поддона для сбора сливающихся с транспортеров нефтепродуктов и приемной емкости для них (см. патент на полезную модель №29311, МПК Е 02 В 15/04, приоритет 26.02.2002 г., опубл. 10.05.2003 г.).

Недостатком известной установки является усложнение конструкции из-за наличия 2-х транспортеров.

Известна установка для удаления углеводородов с поверхности воды, содержащая корпус, размещенный в нем ротор в виде цилиндра или бесконечной гибкой ленты с зигзагообразной поверхностью и скребками с соответствующей поверхностью, прилегающей к поверхности ротора или ленты; к скребкам пристыкован желоб для отвода нефтепродуктов. Установка оснащена рамой для крепления узлов и деталей, установленной в опорах корпуса; на раме размещены привод и передача вращения ротора, регулировочный груз с направляющей для балансировки устройства и установки рациональной глубины погружения ротора, а к опорам присоединены поплавки (см. патент RU №2130430, МПК C 02 F 1/40, приоритет 08.04.97 г., опубл. 20.05.99 г.).

Недостатком известной установки является сложность ее, обусловленная сложностью кинематической схемы, отсутствие возможности использования установки в емкостях со значительными колебаниями уровня жидкости и при большой толщине слоя нефтепродуктов, т.к. при увеличении глубины погружения ротора в жидкость угол наклона желоба для отведения нефтепродуктов, собранных скребком, будет уменьшаться, и, в конце концов, отведение нефтепродуктов станет невозможным.

Известна установка для удаления углеводородов с поверхности воды, включающая корпус, открытый для входа и выхода очищаемой жидкости, выполненный в виде несущей рамы с размещенными на ней один над другим вращающимися барабанами, оснащенными автономными приводами; каждый из барабанов жестко соединен с блоком подвижных дисков, а приспособление для съема загрязнений с подвижных дисков выполнено в виде бесконечных лент из твердого материала, закрепленных на барабанах, образующих транспортеры собранных загрязнений, причем ширина лент соответствует расстоянию между подвижными дисками. Материал лент транспортера выбран с учетом величины вязкости углеводородного загрязнения (нефти, мазута, гудрона и т.д.). Установка оснащена поддоном и наклонным поперечным лотком, закрепленными на несущей раме, а так же наклонным поперечным лотком и дополнительной емкостью для сбора протечек удаляемых маловязких загрязнений. Расстояние между осями барабанов установки определено по формуле L>R_d+R_b, где R_d и R_b - радиусы подвижного диска и барабана соответственно, а глубина погружения подвижных дисков в слой плавающих углеводородных загрязнений определена из соотношения Н<R_d-(R_b+b), где b-толщина ленты основного транспортера (см. заявку RU №2001114243/13, МКИ Е 02 В 15/04, 15/10, приоритет 23.05.2001 г., опубл. 10.05.2003 г.).

Недостатком известной установки является сложность конструкции, обусловленная необходимостью наличия контактных элементов - дисков для сбора нефтепродуктов на их поверхность и соответствующего количества транспортеров для съема нефтепродуктов с дисков и автономных приводов барабанов, а также большие потери нефтепродуктов, обусловленные нецелесообразностью применения поперечных по отношению к транспортерам лотков для сбора протечек нефтепродуктов.

Установка для удаления нефтепродуктов с поверхности воды, наиболее близкая по назначению и технической сущности к заявляемой, состоит из верхнего ведущего и нижнего натяжного барабанов, выполненных каждый в виде двух фланцев, жестко соединенных между собой L-образными образующими, ведущих элементов на каждой из образующих, выполненных в виде двух жестко закрепленных квадратных пластин, мотор-редуктора с выходным валом, соосно соединенным с верхним ведущим барабаном, вертикальной, кольцевой, гибкой нефтесборной ленты, опорной рамы с устройством визуального регулирования наклона оси верхнего ведущего барабана, выполненного в виде шарнира, пружины и прижимного винта, устройства для съема нефтепродуктов с поверхности нефтесборной ленты в виде ножей с устройством регулирования степени прижима к ней, выполненного в виде шарнира, пружины и прижимного винта, отводных лотков снятых нефтепродуктов, страховочного устройства для захвата нефтесборной ленты, выполненного в виде U-образной рамки, установленной перпендикулярно оси нижнего натяжного барабана и свободно закрепленной на нижнем натяжном барабане под ним, и страховочного поводка, свободно закрепленного на нижнем натяжном барабане (см. патент US №5378371, МПК C 02 F 1/40, НКИ 210/691 с приоритетом 25.06.1993 г., опубл. 03.01.1995 г. и буклет фирмы “ABANAKI CORPORATION” US).

Недостатком известной установки является недостаточная надежность эксплуатации, обусловленная тем, что:

- при работе установки возможен перекос и деформация кольцевой нефтесборной ленты относительно верхнего ведущего и нижнего натяжного барабанов вследствие недостаточно точной ориентации оси верхнего ведущего барабана при визуальном регулировании или возможного раскачивания нефтесборной ленты с нижним натяжным барабаном в направлении, параллельном оси верхнего ведущего барабана, из-за возможного движения (волнения) объема воды, в которую погружена нижняя часть кольцевой нефтесборной ленты с нижним натяжным барабаном;

- в случае разрыва кольцевой нефтесборной ленты возможно проскальзывание ее концов в зазоре между U-образным страховочным устройством и фланцами нижнего натяжного барабана из-за перпендикулярного расположения U-образного страховочного устройства по отношению к оси нижнего натяжного барабана; это приведет к потере нефтесборной ленты;

- при работе установки возможно проскальзывание кольцевой нефтесборной ленты относительно верхнего ведущего барабана из-за недостаточного натяжения ленты, вызванного недостаточно точно подобранным весом нижнего натяжного барабана. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности эксплуатации установки.

Технический результат достигается тем, что в установке для удаления нефтепродуктов с поверхности воды, состоящей из верхнего ведущего и нижнего натяжного барабанов, выполненных каждый в виде двух фланцев, жестко соединенных между собой L-образными образующими, ведущих элементов на каждой из образующих верхнего ведущего барабана, мотор-редуктора с выходным валом, соосно соединенным с верхним ведущим барабаном, вертикальной кольцевой гибкой нефтесборной ленты, опорной рамы с устройством визуального регулирования наклона оси верхнего ведущего барабана, выполненного в виде шарнира, пружины и прижимного винта, устройства для съема нефтепродуктов с поверхности нефтесборной ленты в виде ножей с регулированием степени их прижима к ленте, выполненного в виде шарнира, пружины и прижимного винта, отводных лотков снятых нефтепродуктов, U-образного страховочного устройства для захвата нефтесборной ленты, свободно закрепленного на нижнем натяжном барабане под ним, и страховочного поводка, свободно закрепленного на нижнем натяжном барабане, ведущие элементы на каждой из образующих верхнего ведущего барабана выполнены в виде прямоугольной пластины, свободно закрепленной на каждой из образующих и центрально расположенной по отношению к фланцам с возможностью колебаний параллельно оси барабана до упора в каждый из фланцев, причем верхняя контактная кромка ведущих элементов на каждой из образующих верхнего ведущего барабана выполнена шероховатой; U-образное страховочное устройство установлено параллельно оси нижнего натяжного барабана и снабжено в своей нижней части рядом вертикальных зубьев, обращенных к кольцевой нефтесборной ленте, и установка оснащена пригрузочным устройством в виде крюка, закрепленного в центре нижней части U-образного страховочного устройства, и съемных грузов.

Предусматривается выполнение кольцевой нефтесборной ленты из груботканого текстильного материала с покрытием из силиконового масла.

На фиг.1 представлен общий вид установки для удаления нефтепродуктов с поверхности воды;

На фиг.2 представлен разрез установки для удаления нефтепродуктов с поверхности воды по А-А;

На фиг.3 представлен фрагмент верхнего ведущего барабана установки для удаления нефтепродуктов с поверхности воды, поясняющий эффект действия ведущего элемента 3 в случае смещения (наклона) нефтесборной ленты;

На фиг.4 представлен нижний натяжной барабан установки для удаления нефтепродуктов с поверхности воды, поясняющий эффект действия страховочного устройства 18;

На фиг.5 представлен вид по А нижнего натяжного барабана установки для удаления нефтепродуктов с поверхности воды со страховочным устройством 18;

На фиг.6 представлен пример монтажа установки для удаления нефтепродуктов с поверхности воды в резервуаре с переменным уровнем воды.

Установка для удаления нефтепродуктов с поверхности воды состоит из верхнего ведущего и нижнего натяжного барабанов, выполненных каждый в виде двух фланцев 1, жестко соединенных между собой L-образными образующими 2, ведущих элементов с шероховатой верхней контактной кромкой 3 на каждой из образующих 2 верхнего ведущего барабана, выполненных в виде прямоугольной пластины, свободно закрепленной на каждой из образующих и центрально расположенной по отношению к фланцам 1 с возможностью колебаний вдоль оси барабана до упора в каждый из фланцев 1, мотор-редуктора 4 с выходным валом 5, соосно соединенным с верхним ведущим барабаном, вертикальной кольцевой гибкой нефтесборной ленты 6, опорной рамы 7 с устройством визуального регулирования наклона оси верхнего ведущего барабана, выполненного в виде шарнира 8, пружины 9 и прижимного винта 10, устройства для съема нефтепродуктов с поверхности нефтесборной ленты в виде ножей 11 с механизмом регулированием степени их прижима к ней, выполненного в виде шарнира 12, пружины 13 и прижимного винта 14, парных отводных лотков снятых нефтепродуктов 15, сборного лотка 16 и отводного патрубка 17, U-образного страховочного устройства 18 для захвата гибкой нефтесборной ленты, свободно закрепленного на нижнем натяжном барабане, под ним параллельно его оси и снабженного в своей нижней части рядом вертикальных зубьев 20, обращенных к кольцевой нефтесборной ленте, страховочного поводка 19, свободно закрепленного на нижнем натяжном барабане, пригрузочного устройства, выполненного в виде крюка 21, закрепленного в центре нижней части U-образного страховочного устройства 18, и съемных грузов 22. Верхняя контактная кромка ведущих элементов 3 на каждой из образующих 2 верхнего ведущего барабана выполнена шероховатой. Кольцевая гибкая нефтесборная лента 6 выполнена из груботканого текстильного материала с покрытием из силиконового масла. Требуемая длина вертикальной кольцевой нефтесборной ленты 6 в рабочем положении и соответствующая ей длина страховочного поводка 19 выбираются в зависимости от диапазона колебания уровня воды, с поверхности которой требуется удалить пленку нефтепродуктов, а также высоты расположения монтажной опоры установки относительно максимального уровня воды в резервуаре, и могут составить от 1-1,5 до 6-8 м.

Установка работает следующим образом.

Перед пуском установки на месте использования производится крепление опорной рамы 7 на соответствующей неподвижной монтажной опоре над резервуаром, в котором с поверхности воды требуется удалить пленку нефтепродуктов. Затем при помощи устройства регулирования, выполненного в виде шарнира 8, пружины 9 и прижимного винта 10, устанавливается визуальная горизонтальность оси верхнего ведущего барабана. Нижний натяжной барабан в сборе с нижним концом вертикальной гибкой кольцевой нефтесборной ленты 6 при помощи страховочного поводка 19 опускается вниз, в резервуар, вплоть до момента свободного повисания нижнего натяжного барабана на нефтесборной ленте 6, таким образом, чтобы нижняя часть нефтесборной ленты находилась ниже минимального уровня воды в резервуаре.

Верхний ведущий барабан приводится во вращательное движение при помощи соосно соединенного с ним мотор-редуктора 4 с выходным валом 5. Движение нефтесборной ленты обеспечивается за счет верхнего ведущего и нижнего натяжного барабанов. Ведущие элементы 3 верхнего ведущего барабана, свободно закрепленные на каждой из его L-образных образующих 2 и центрально расположенные по отношению к фланцам 1 с возможностью колебания параллельно оси барабана до упора в каждый из фланцев 1, в процессе его вращения входят верхней контактной шероховатой кромкой в периодическое фрикционное зацепление с внутренней поверхностью нефтесборной ленты 6 и обеспечивают ее движение. Нижний натяжной барабан совместно с пригрузочным устройством, выполненным в виде крюка 21, закрепленного в центре нижней части U-образного страховочного устройства 18, и съемных грузов 22, обеспечивает оптимальную степень натяжения гибкой кольцевой нефтесборной ленты, необходимую для надежного сцепления нефтесборной ленты с верхней контактной кромкой ведущих элементов 3 верхнего ведущего барабана и, как результат, непрерывного, без проскальзывания движения гибкой кольцевой нефтесборной ленты 6. Недостаточная точность визуального регулирования наклона оси верхнего ведущего барабана, вызывающая наклон нефтесборной ленты относительно этой оси, компенсируется свободным закреплением ведущих элементов 3. Указанный наклон нефтесборной ленты 6 вызывает соответствующий наклон свободно закрепленной пластины ведущего элемента 3, благодаря чему сохраняется полный контакт верхней шероховатой кромки ведущего элемента 3 с нефтесборной лентой 6, что устраняет деформацию, преждевременный износ и разрыв нефтесборной ленты.

При прохождении нефтесборной ленты 6, выполненной из груботканого текстильного материала с покрытием из силиконового масла, через пленку нефтепродуктов на поверхности воды в резервуаре на ленту благодаря ее олеофильным и адгезионным свойствам налипают нефтепродукты. Движущаяся поверхность нефтесборной ленты транспортирует налипшие на нее нефтепродукты наверх, где они снимаются ножами 11, являющимися составной частью устройства для съема нефтепродуктов, и поступают через парные отводные лотки 15, сборный лоток 16 и отводной патрубок 17 в сборную емкость. Степень прижима ножей 11 к поверхности ленты регулируется при помощи механизма, выполненного в виде шарнира 12, пружины 13 и прижимного винта 14. Очищенная от нефтепродуктов поверхность гибкой кольцевой нефтесборной ленты 6 продолжает движение вниз к поверхности воды в резервуаре, где при контакте с пленкой нефтепродуктов происходит повторение технологического цикла.

Возможное движение (волнение) объема воды, в которую погружена нижняя часть кольцевой гибкой нефтесборной ленты 6 с нижним натяжным барабаном, вызывающее наклон нефтесборной ленты 6 относительно оси верхнего ведущего барабана, компенсируется свободным закреплением ведущих элементов 3. Указанный наклон нефтесборной ленты 6 вызывает соответствующий наклон свободно закрепленной пластины ведущего элемента 3, благодаря чему сохраняется полный контакт верхней шероховатой кромки ведущего элемента 3 с нефтесборной лентой 6, что устраняет деформацию, преждевременный износ и разрыв нефтесборной ленты. В случае разрыва нефтесборной ленты 6 ее концы падают вниз, в результате чего лента самопроизвольно “накалывается” на ряд вертикальных зубьев 20 и остается висеть на страховочном устройстве 18 вплоть до момента ее извлечения наверх при помощи страховочного поводка 19, свободно закрепленного на нижнем натяжном барабане.

Выполнение ведущих элементов с верхней контактной шероховатой кромкой на каждой из образующих верхнего ведущего барабана в виде прямоугольной пластины, свободно закрепленной на каждой из образующих и центрально расположенной по отношению к фланцам с возможностью колебаний параллельно оси барабана до упора в каждый из фланцев, обеспечивает повышение надежности за счет исключения возможного перекоса и деформации кольцевой нефтесборной ленты относительно верхнего ведущего и нижнего натяжного барабанов.

Установка U-образного страховочного устройства параллельно оси нижнего натяжного барабана и оснащение его в нижней части рядом вертикальных зубьев 20, обращенных к кольцевой нефтесборной ленте 6, также повышают надежность работы установки за счет исключения потери нефтесборной ленты 6 в случае ее разрыва.

Оснащение установки закрепленным в центре нижней части U-образного страховочного устройства 18 пригрузочным устройством в виде крюка 21 и съемных грузов 22 позволяет за счет регулирования веса нижнего натяжного барабана и, как следствие, степени натяжения кольцевой нефтесборной ленты 6 повысить надежность сцепления ленты с ведущими элементами 3 верхнего ведущего барабана и устранить ее возможное проскальзывание относительно этих элементов;

Величина “удельной адгезии” нефтепродуктов на единицу поверхности гибкой нефтесборной ленты:

- для “чистого” нефтешлама - 0,51-0,54 л/м²;

- для смеси вода-нефтешлам (70/30%) - 0,48-0,50 л/м²;

- для смеси вода-нефтешлам (95/5%) - 0,45-0,47 л/м².

Нефтешлам, уловленный из смеси вода-нефтешлам в диапазоне соотношения концентраций от 70/30% до 95/5%, характеризуется малой обводненностью - не более 1-2 объемных %.

Производительность устройства по снимаемым нефтепродуктам составляет около 11-12 л/ч.

Только совокупность таких признаков как

- выполнение ведущих элементов образующих, свободно закрепленных на них, в виде прямоугольных пластин, центрально расположенных по отношению к фланцам верхнего ведущего барабана и верхней контактной кромке этих образующих шероховатой,

- установка U-образного страховочного устройства параллельно оси нижнего натяжного барабана, оснащение его в нижней части рядом вертикальных зубьев, обращенных к нефтесборной ленте;

- оснащение установки пригрузочным устройством в виде крюка, закрепленного в центре нижней части U-образного страховочного устройства, и съемных грузов обеспечивает достижение технического результата - повышение надежности эксплуатации.

Предложенная установка по сравнению с известной более надежна в эксплуатации за счет

исключения перекоса и деформации нефтесборной ленты относительно верхнего ведущего и нижнего натяжного барабанов вследствие наиболее полного контакта верхней шероховатой кромки ведущих свободно закрепленных элементов с нефтесборной лентой независимо от наклона ленты относительно оси верхнего ведущего барабана;

исключения потери нефтесборной ленты в случае ее разрыва вследствие установки U-образного страховочного устройства параллельно оси нижнего натяжного барабана и оснащения его в нижней части рядом вертикальных зубьев, обращенных к кольцевой нефтесборной ленте;

исключения проскальзывания нефтесборной ленты, обусловленного возможностью регулирования веса нижнего натяжного барабана при помощи пригрузочного устройства, прикрепленного к страховочному устройству.

Изобретение относится к области удаления нефтепродуктов с поверхности воды. Установка состоит из верхнего ведущего и нижнего натяжного барабанов, выполненных каждый в виде двух фланцев, жестко соединенных между собой L-образными образующими. Ведущие элементы на каждой из образующих выполнены в виде двух жестко закрепленных квадратных пластин. Установка содержит вертикальную кольцевую гибкую нефтесборную ленту. В установке ведущие элементы выполнены в виде прямоугольной пластины, свободно закрепленной на каждой из образующих и центрально расположенной по отношению к фланцам с возможностью колебаний параллельно оси барабана. Верхняя контактная кромка ведущих элементов выполнена шероховатой. Страховочное устройство, параллельное оси нижнего натяжного барабана, снабжено в своей нижней части рядом вертикальных зубьев, обращенных к нефтесборной ленте. Установка оснащена пригрузочным устройством в виде крюка, закрепленного в центре нижней части страховочного устройства, и съемных грузов. Технический результат состоит в повышении надежности. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Установка для удаления нефтепродуктов с поверхности воды, состоящая из верхнего ведущего и нижнего натяжного барабанов, выполненных каждый в виде двух фланцев, жестко соединенных между собой L-образными образующими, ведущих элементов на каждой из образующих верхнего ведущего барабана, мотор-редуктора с выходным валом, соосно соединенным с верхним ведущим барабаном, вертикальной кольцевой гибкой нефтесборной ленты, опорной рамы с устройством визуального регулирования, наклона оси верхнего ведущего барабана, выполненного в виде шарнира, пружины и прижимного винта, устройства для съема нефтепродуктов с поверхности нефтесборной ленты в виде ножей с устройством регулирования степени их прижима к ней, выполненного в виде шарнира, пружины и прижимного винта, отводных лотков снятых нефтепродуктов, U-образного страховочного устройства для захвата нефтесборной ленты, свободно закрепленного на нижнем натяжном барабане под ним, и страховочного поводка, свободно закрепленного на нижнем натяжном барабане, отличающаяся тем, что ведущие элементы на каждой из образующих верхнего ведущего барабана выполнены в виде прямоугольной пластины, свободно закрепленной на каждой из образующих и центрально расположенной по отношению к фланцам с возможностью колебаний параллельно оси барабана до упора в каждый из фланцев, причем верхняя контактная кромка ведущих элементов выполнена шероховатой, U-образное страховочное устройство установлено параллельно оси нижнего натяжного барабана и снабжено в своей нижней части рядом вертикальных зубьев, обращенных к кольцевой нефтесборной ленте, и установка оснащена пригрузочным устройством, выполненным в виде крюка, закрепленного в центре нижней части U-образного страховочного устройства, и съемных грузов.2. Установка для удаления нефтепродуктов с поверхности воды по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая нефтесборная лента выполнена из груботканого текстильного материала с покрытием из силиконового масла.