УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2009 года по МПК C02F1/40 

Изобретение относится к устройствам для забора поверхностного слоя (например, масла) нефтесодержащих сточных вод или других несмешивающихся жидкостей и может быть использовано для сбора нефтепродуктов с поверхностей водоемов, рек, морей и океанов, а также в очистных сооружениях водоснабжения и канализации в химической, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности при очистке технологических, смазочно-охлаждающих жидкостей от органических примесей.

Заявляемое изобретение направленно на решение задачи, заключающейся в обеспечении повышения качества и производительности удаления поверхностного слоя нефтесодержащих сточных вод.

Известно устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей (см. патент РФ №2035958. Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей. М.кл. B01D 17/02, Е02В 15/04. Опубл. в БИ №15, 1995 г.), включающее плавающее маслосборное средство, удерживаемое на поверхности с помощью механизма пантографного типа, подвижную металлоконструкцию с укрепленным на ней набором грузовых пластин для регулировки положения маслосборного средства на поверхности жидкости и сливную систему для удаления масла, причем маслосборное средство выполнено в виде установленных на общей раме привода и связанных с ним цепной передачей двух вращающихся навстречу друг другу пустотелых цилиндров и размещенного между ними скребка в форме лотка, который сообщен со сливной системой, при этом рама шарнирно соединена с механизмом пантографного типа.

К недостаткам этого устройства можно отнести большое количество воды, уносимой вместе с нефтепродуктами, имеющими "рыхлую структуру", например, после флотации или при удалении органической фазы, полученной в результате разложения отработанных СОЖ. Вызвано это следующими обстоятельствами. С целью повышения производительности и качества разделения органических примесей от воды используют флотацию, при которой пузырьки воздуха выносят на поверхность жидкости плохо эмульгированные и частично эмульгированные органические вещества. Вместе с пузырьками воздуха и органическими частицами на поверхности образуется так называемый пенный продукт, имеющий как бы рыхлую структуру, содержащий большое количество воды. Поэтому барабаны в известном устройстве захватывают эту водную фазу вместе с органическими веществами и в дальнейшем приходится осуществлять декантацию или центрифугирование, что сопряжено с дополнительными затратами.

Известно также устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей (см. патент РФ №2042638. Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей. М.кл. C02F 1/40. Опубл. в БИ №24, 1995 г.), включающее маслосборное средство, удерживаемое на поверхности с помощью механизма пантографного типа, металлоконструкцию с укрепленным на ней набором грузовых пластин для регулировки положения маслосборного средства, сливную систему для удаления масла, причем маслосборное средство выполнено в виде установленных на общей раме привода и связанных с ним цепной передачей двух вращающихся пустотелых цилиндров с волнообразной боковой поверхностью и размещенного между ними скребка в виде лотка, сообщенного со сливной системой, при этом рама шарнирно соединена с механизмом пантографного типа.

К недостаткам указанного устройства можно отнести следующее. Хотя наличие развитой волнообразной боковой поверхности и приводит к некоторому вытеснению воды из удаляемого поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей из-за усиления действия сил поверхностного натяжения (особенно во впадинах волнообразной поверхности), однако в удаленном продукте все же остается достаточно большое количество водной фазы, выносимой вместе с мелкими пузырьками воздуха (например, после флотации или разложения отработанных СОЖ), в результате чего качество удаляемого поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей снижается.

Во-вторых, для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей (с поверхности водоемов) из лотка маслосборного средства требуется дополнительное насосное оборудование.

В-третьих, при колебании поверхностного слоя (при наличии волн) в лоток может попасть и водная фаза, особенно при шторме, что приведет к снижению качества и производительности удаления нефтепродуктов.

В-четвертых, маслосборное средство громоздко и сложно по конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей (см. патент РФ №2210546. Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей. М.кл. C02F 1/40. Опубл. в БИ №23, 2003 г.), включающее плавающее маслосборное средство с возможностью удержания его на поверхности с помощью механизма пантографного типа и выполненное в виде установленных на общей раме двух пустотелых герметичных цилиндров с гладкой или волнообразной поверхностью с возможностью вращения навстречу друг другу и размещенного между ними лотка с возможностью касания с поверхностями пустотелых цилиндров, сливную систему, сообщенную с лотком, механизм привода, связанного цепной передачей с двумя пустотелыми цилиндрами, металлоконструкцию с укрепленным на ней набором грузовых пластин, связанным с плавающим маслосборным средством и служащим для регулировки положения последнего, два валка с рифлеными боковыми поверхностями, смонтированными на общей раме параллельно двум пустотелым герметичным цилиндрам с противоположных сторон с небольшим зазором между поверхностями самих валков и цилиндров с возможностью вращения навстречу друг другу, отличающееся тем, что внутренние полости двух вращающихся навстречу друг другу пустотелых герметичных цилиндров плавающего средства снабжены соосно расположенными и разделенными на несколько частей в окружном направлении постоянными магнитами, размещенными в осевом направлении в несколько рядов и разделенными шайбами из немагнитных материалов, а одинаковые полюса N или S направлены навстречу друг другу (с возможностью отталкивания друг от друга как в осевом, так и в радиальном направлениях).

К недостаткам указанного устройства можно отнести следующее.

Во-первых, для удаления нефтепродуктов из лотка и сливной системы требуется дополнительное насосное оборудование.

Во-вторых, при колебании поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей в лоток будет попадать вместе с нефтепродуктами водная фаза.

В-третьих, затруднительно управлять вязкостью нефтепродуктов в процессе прилипания их к поверхностям пустотелых барабанов.

В-четвертых, маслосборное средство громоздко и сложно по конструкции.

Указанные недостатки обусловлены, во-первых, тем, что лоток и сливная система размещены между пустотелыми герметичными барабанами, имеющими возможность плавать на поверхности нефтесодержащих жидкостей, и по мере накопления нефтепродутов в лотке и сливной системе их необходимо откачивать наверх, для чего и требуется насосное оборудование. Во-вторых, в баках-отстойниках на предприятиях и особенно в водоемах рек, морей и океанов при штормовой погоде образуются волны и поверхностные слои будут колебаться, в результате чего в лоток будет попадать вместе с нефтепродуктами большое количество воды, что приведет к ухудшению качества и снижению производительности удаления нефтепродуктов с поверхности жидкости. В-третьих, при изменении температуры жидкости (например, при повышении ее до 80-90°С в моечных машинах на предприятиях или понижении до нуля и ниже в водоемах рек, озер, океанов) вязкость нефтепродуктов изменяется, поэтому качество и производительность удаления нефтепродуктов снижается в ряде случаев. Кроме того, при появлении маслосборного средства, находящегося в верхних слоях жидкости, для регулирования температуры нефтепродуктов затрачивается большое количество теплого или холодного воздуха, которое необходимо вводить во внутренние полости барабанов. В-четвертых, размещенные внутри барабанов магниты увеличивают вес последних, а следовательно, и вес грузовых пластин, поэтому устройство громоздко и сложно при эксплуатации.

Технический результат - повышение эффективности удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей (качества и производительности удаления нефтепродуктов) и упрощение конструкции устройства за счет снижения металлоемкости и замены некоторых узлов на другие.

Технический результат достигается тем, что устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей включает в себя плавающее маслосборное средство, выполненное в виде двух пустотелых герметичных барабанов с возможностью вращения вокруг собственных осей и смонтированных на подвижной раме, прикрепленной к неподвижной раме шарнирно в верхней ее части, неподвижную раму с установленным на ней приводом для вращения пустотелых герметичных барабанов, сливную систему для удаления нефтепродуктов, выполненную в виде лотка, расположенного с возможностью соприкосновения с поверхностями пустотелых герметичных барабанов и предназначенного для слива нефтепродуктов по сливным магистралям в емкость для дальнейшего их транспортирования. Особенностью является то, что маслосборное средство выполнено в виде ленточного конвейера, состоящего из бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты, смонтированной на двух пустотелых герметичных барабанах (одного ведущего, а другого ведомого), имеющих на концах по одной звездочке для привода в движение бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты и закрепленных вместе с последней шарнирно с помощью опор на подвижной раме, а между пустотелыми герметичными барабанами и ветвями ленты размещен поплавок в виде пустотелой емкости прямоугольного сечения, прикрепленный также к подвижной раме, имеющей возможность качания вместе с конвейером относительно поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей вокруг оси ведущего пустотелого герметичного барабана, смонтированного на двух опорах, закрепленных на неподвижной раме, сливную систему в виде сливного лотка, смонтированного на неподвижной раме с возможностью соприкосновения его с бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам лентой в месте установки неподвижной рамы вверху бака-отстойника или на палубе самоходного судна в носовой его части. С целью уменьшения трения между внутренней поверхностью бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты и поверхностями пустотелых барабанов и поплавка смонтированы лыжи, прикрепленные к поверхностям пустотелых барабанов и поплавка.

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки: наличие плавающего маслозаборного средства, выполненного в виде установленных на общей подвижной раме двух вращающихся пустотелых герметичных барабанов, имеющих возможность забирать с поверхности жидкости всплывшие после ее отстоя нефтепродукты, реализуя тем самым их отделение от водной фазы; лоток, стенки которого выполняют роль скребка; сливная система, служащая для удаления отделенных от воды органических веществ, исключающая их повторное перемешивание с водной фазой; механизм привода, служащий для вращения пустотелых герметичных барабанов.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки.

Маслосборное средство вместо пустотелых герметичных барабанов представляет собой ленточный конвейер и состоит из бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты, выполняющей роль сбора нефтепродуктов с помощью свойства адгезии и смонтированной на двух пустотелых герметичных барабанах, один из которых ведущий, а второй ведомый, служащих для перемещения бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты и смонтированных на подвижной раме, прикрепленной с помощью опор к неподвижной раме, причем пустотелые герметичные барабаны в отличие от прототипа имеют на концах по одной звездочке и служат для привода в движение бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты, а между ветвями бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты и пустотелыми герметичными барабанами размещен поплавок в виде пустотелой емкости прямоугольного сечения, причем конвейер имеет возможность качания относительно поверхностного слоя жидкости вокруг оси ведущего пустотелого герметичного барабана, смонтированного на двух опорах, прикрепленных к неподвижной раме, установленной на палубе самоходной баржи в носовой ее части или на баке-отстойнике в цехе, а сливной лоток со сливной системой вынесен наверх и смонтирован с возможностью соприкосновения его с бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам лентой в месте установки на неподвижной раме, для снижения трения бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты между поверхностями пустотелых герметичных барабанов и поплавка предусмотрены лыжи, прикрепленные к последним.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано устройство для удаления поверхностного слоя жидкости, вид сбоку, на фиг.2 - вид сверху по фиг.1, на фиг.3 - разрез А-А по фиг.1, на фиг.4 - разрез Б-Б по фиг.1.

Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей включает в себя плавающее маслосборное средство 1 (фиг.1, 2), неподвижную раму 2 с размещенным на ней приводом 3, сливную систему, состоящую из лотка 4, емкости для накопления нефтепродуктов 5. Плавающее маслосборное средство 1, в свою очередь, выполнено в виде ленточного конвейера, состоящего из бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты 6 (фиг.2, 3, 4), смонтированной на двух пустотелых герметичных барабанах (одного ведущего 7, а другого ведомого 8), имеющих на концах по одной звездочке 9 и 10 (фиг.2, 3) для привода в движение бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты 6. Между пустотелыми герметичными барабанами 7, 8 и ветвями бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты 6 размещен поплавок 11 в виде пустотелой емкости прямоугольного сечения (фиг.4). Пустотелые герметичные барабаны 7, 8 со звездочками 9 и 10, бесконечная тонкая металлическая перфорированная по бокам лента 6 и поплавок 11 смонтированы к одной подвижной раме 12 (фиг.1, 2). Для уменьшения трения бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты с поверхностями ведущего и ведомого пустотелых герметичных барабанов 7, 8 и поплавка 11 между ними смонтированы лыжи 13 треугольного сечения. Все маслосборное средство 1 имеет возможность качания относительно поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей вокруг оси ведущего пустотелого герметичного барабана 7, смонтированного на двух опорах 14 и 15 к неподвижной раме 16. В качестве привода применен мотор-редуктор. Для слива нефтепродуктов с бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты конвейера используется сливная система в виде лотка 4 с возможностью соприкосновения его с бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам лентой 6, смонтированного также на неподвижной раме 16, и емкости для сбора нефтепродуктов 5. Все устройство крепится наверху бака-отстойника СОЖ, моющих растворов на предприятиях или на палубе самоходного судна в носовой его части.

Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей работает следующим образом. Загрязненная нефтепродуктами жидкость всплывает на поверхность баков-отстойников или водоемов рек, озер, океанов, и после этого плавающее маслосборное средство 1 опускается на поверхность жидкости. При вращении пустотелых герметичных барабанов 7 и 8, смонтированных вместе с бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам лентой 6 и поплавком 11 на подвижной раме 12, с помощью привода 3, размещенного на раме 2, бесконечная тонкая металлическая перфорированная по бокам лента 6 с помощью звездочек 9 и 10 приводится в движение. Нефтепродукты прилипают к ней и выносятся наверх, где стенками лотка 4 удаляются и сбрасываются в емкость для сбора нефтепродуктов 5. Причем эта бесконечная тонкая металлическая перфорированная по бокам лента 6 перемещается по лыжам 13, прикрепленным к поверхностям пустотелых герметичных барабанов 7 и 8 и поплавка 11, а плавающее маслосборное средство может совершать колебательное движение относительно поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей вокруг оси ведущего пустотелого герметичного барабана 7, смонтированного на опорах 14 и 15 к неподвижной раме 16.

Предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами. Во-первых так как бесконечная тонкая металлическая перфорированная по бокам лента перемещается на довольно большую высоту, то некоторое количество водной фазы, увлекаемой все же бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам лентой вместе с нефтепродуктами, стекает с нее по наклонной поверхности более длительное время, чем с известных пустотелых герметичных барабанов, поэтому и качество удаляемых нефтепродуктов улучшается существенным образом. Во-вторых, для откачки нефтепродуктов не требуется насосное оборудование, так как бесконечная тонкая металлическая перфорированная по бокам лента сама транспортирует их наверх баков-отстойников или в емкость, размещенную на палубе. В-третьих, во время колебания поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей в баках-отстойниках или в штормовую погоду в больших водоемах в предлагаемом устройстве в лоток не будет попадать вместе с нефтепродуктами большое количество воды, так как лоток вынесен наверх устройства. В-четвертых, пустотелые герметичные барабаны, не содержащие внутри другие элементы (например, магниты) совместно с дополнительно встроенным между ветвями ленты поплавком, не требуют применения подвижной металлоконструкции с набором грузовых пластин для регулировки местоположения устройства, что значительно упрощает конструкцию и снижает материалоемкость. Причем пустотелые герметичные барабаны выполняют другую роль по сравнению с известными устройствами, то есть они являются и поплавками, и элементами привода устройства. В-пятых, для изменения вязкости нефтепродуктов горячий или холодный воздух можно подводить внутрь ведущего пустотелого герметичного барабана, находящегося наверху устройства, контактирующегося с воздухом, а не с большой поверхностью воды. Все указанные преимущества повышают в конечном итоге эффективность работы данного устройства.

Изобретение относится к удалению поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей и может использоваться в очистных сооружениях водоснабжения и канализации в химической, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности, при очистке технологических, смазочно-охлаждающих жидкостей от органических посторонних примесей, а также для удаления нефтепродуктов с поверхностей водоемов, рек, морей, океанов. Маслосборное средство представляет собой ленточный конвейер и состоит из бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты, смонтированной на двух пустотелых герметичных барабанах, один из которых ведущий, а второй ведомый, смонтированных на подвижной раме, прикрепленной с помощью опор к неподвижной раме. Барабаны имеют на концах по одной звездочке. Между ветвями ленты и барабанами размещен поплавок. Конвейер имеет возможность качания относительно поверхностного слоя жидкости вокруг оси ведущего пустотелого герметичного барабана. Технический результат состоит в повышении эффективности работы устройства. 4 ил.

Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей, включающее плавающее маслосборное средство, содержащее два пустотелых герметичных барабана, установленных с возможностью вращения вокруг собственных осей и смонтированных на подвижной раме, прикрепленной к неподвижной раме шарнирно в верхней ее части, неподвижную раму с установленным на ней приводом для вращения пустотелых герметичных барабанов, сливную систему, выполненную в виде лотка, для слива нефтепродуктов по сливным магистралям в емкость для дальнейшего их транспортирования, отличающееся тем, что маслосборное средство представляет собой ленточный конвейер и состоит из бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты, смонтированной на двух пустотелых герметичных барабанах, один из которых ведущий, а второй - ведомый, причем барабаны имеют на концах по одной звездочке для привода в движение бесконечной тонкой металлической перфорированной по бокам ленты, а между ветвями ленты и барабанами размещен поплавок в виде пустотелой емкости прямоугольного сечения, причем конвейер имеет возможность качания относительно поверхностного слоя жидкости вокруг оси ведущего пустотелого герметичного барабана, смонтированного на двух опорах, прикрепленных к неподвижной раме, установленной на палубе самоходной баржи в носовой ее части или на баке-отстойнике в цехе, а сливной лоток со сливной системой вынесен наверх и смонтирован с возможностью соприкосновения его с лентой в месте установки на неподвижной раме, для снижения трения ленты между поверхностями пустотелых герметичных барабанов и поплавка предусмотрены лыжи, прикрепленные к барабанам.