Механический кормовой нефтесборщик Российский патент 2023 года по МПК E02B15/04 

Изобретение относится к области охраны природы, в частности к очистке поверхности льда, покрытого нефтепродуктами с возможностью вмерзания, и может применяться для оперативной ликвидации последствий техногенных аварий, связанных с разливом нефти на ледовой поверхности, обеспечения защиты водных и наземных ресурсов от нефтяных загрязнений, предотвращения распространения площади нефтяного загрязнения и снижения вредного воздействия на окружающую природную среду.

Известно устройство для сбора нефти (см. патент РФ №2249077, по кл. МПК Е02В 15/04, опубл. 27.03.2005), содержащее корпус, имеющий форму, образующую ограниченное пространство вместе с поверхностью воды или льда, и выпускное отверстие, предназначенное для выпуска воды и нефти из ограниченного пространства. Устройство содержит средства для снижения давления воздуха в ограниченном пространстве, так что уровень воды поднимается внутри корпуса выше, чем снаружи него. В корпусе установлен измельчитель, выполненный с возможностью вращения, который приводит к эмульгированию нефти, смешанной с водой, и измельчению кусков льда в ограниченном пространстве. Смесь воды и нефти удаляют из ограниченного пространства через выпускное отверстие.

Однако использование подобной технологии накладывает особые конструктивные и энергетические условия, также использование на сплоченном льду не представляется возможным.

Известно также устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности водоемов при низких температурах окружающей среды (см. патент РФ №2724502, по кл. МПК Е02В 15/04, опубл. 23.06.2020), содержащее корпус для заполнения его водой при погружении, во внутренней части которого находятся соединенные с парогенератором через паропроводы радиатор и инжекторы. Для уменьшения теплопередачи окружающей среде устройство оборудовано устойчивой к низким температурам теплоизоляцией с внешней стороны. Рым необходим для поднятия устройства при помощи подъемного механизма. После того, как внутренняя часть корпуса заполнится нефтью или нефтепродуктом, запускается парогенератор и начинается разогрев нефти или нефтепродукта. Затем производится их откачивание путем погружения вакуумного насоса во внутреннюю часть корпуса. Откачанная нефть или нефтепродукт отправляются в емкости-отстойники для дальнейшей транспортировки.

Однако для использования данного изобретения необходима открытая вода или полынья для погружения, невозможно собирать разлитый нефтепродукт с поверхности толщи льда.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для сбора нефти (см. патент РФ №2658364 по кл. МПК Е02В 15/04, опубл. 06.04.2017), содержащее подъемное устройство, поддерживаемое средством транспортировки, таким как судно, отделительную клеть, выполненную с возможностью опускания в воду между кусками льда с помощью указанного подъемного устройства и содержащую корпус, выполненный с возможностью пропускания через него воды и нефти и по существу с исключением пропускания льда, и нефтесборщик, предназначенный для сбора нефти на поверхности воды в пространстве, ограниченном отделительной клетью, при этом корпус отделительной клети образован ковшеобразной поверхностью, состоящей из параллельных ребер, которые проходят перпендикулярно к продольному направлению указанного ковша и расположены на расстоянии друг от друга.

Устройство содержит портальный кран, работающий в качестве подъемного устройства и установленный в самой задней части палубы кормы судна. Портальный кран содержит стойки, установленные с возможностью поворота в задних углах палубы, и балку, соединяющую их верхние концы. Указанные стойки могут быть подняты и опущены с помощью гидравлических цилиндров, соединенных с нижними концами стоек, перемещаясь между рабочим положением и удерживающим положением. Кроме того, с помощью подходящего рычажного механизма и благодаря рабочей длине гидравлических цилиндров обеспечивается возможность расположения портального крана на указанной палубе с возможностью поворота в строго вертикальное положение или даже в другом направлении.

Основным недостатком данного устройства является отсутствие возможности снятия налипшего нефтепродукта на лед и возможности плавления замазученных льдин.

Технической проблемой является создание механического кормового нефтесборщика, позволяющего осуществлять сбор нефтепродукта с поверхности ледового поля, как свободно разлитого, так и вмерзшего в лед.

Технический результат заключается в повышении эффективности сбора нефтепродуктов в широком диапазоне температур эксплуатации (от плюс 40°С до минус 40°С).

Для достижения технического результата механический кормовой нефтесборщик, содержащий основание, на котором закреплено подъемное устройство, соединенное со скиммером, и выполненное с возможностью подъема в транспортное положение и опускания в рабочее положение с помощью гидравлических цилиндров, согласно решению, он дополнительно содержит закрепленную на основании емкость плавления с расположенными в ней по днищу трубами с теплоносителем, защищенными решеткой, ленточно-цепной транспортер с лопаточным механизмом, один конец транспортера соединен со скиммером, а другой конец выполнен с возможностью подачи срезанного замазученного льда в емкость плавления в рабочем положении, при этом скиммер представляет собой шнеко-фрезерное устройство для срезания замазученного льда.

Механический кормовой нефтесборщик может дополнительно содержать пилу, горизонтально расположенную на каркасе, имеющем элементы крепления к шнеко-фрезерному скиммеру и гидравлическому цилиндру, при этом каркас снабжен гидромотором и системой гашения колебаний.

Изобретение поясняется чертежами, где представлено:

на фиг. 1 - конструкция устройства для сбора нефти в транспортном положении (судно- носитель не показано);

на фиг. 2 - конструкция устройства для сбора нефти рабочем положении (судно- носитель не показано);

на фиг. 3 - емкость плавления;

на фиг. 4 -шнеко-фрезерный скиммер;

на фиг. 5 -ленточно-цепной транспортер;

на фиг. 6 - пила для торосов;

На чертежах позициями обозначено:

1 - ленточно-цепной транспортер;

2 - защитный кожух с гидростанцией и пультом управления;

3 - рама;

4 - гидравлические цилиндры;

5 - емкость плавления;

6 - шнеко-фрезерный скиммер;

7 - транспортерная лента;

8 - корпус емкости плавления;

9 - крышка емкости плавления;

10 - скребок емкости плавления;

11 - нагревательный узел;

12 - трубки с теплоносителем;

13 - утеплитель труб;

14 - защитная сетка;

15 - насос;

16 - корпус шнеко-фрезерного скиммера 6;

17 - гидромотор;

18 - фреза;

19 - корпус ленточно-цепного транспортера 1;

20 - нижний кожух ленточно-цепного транспортера 1;

21 - планка ленты 7;

22 - цепь;

23 - приводной вал;

24 - подшипники;

25 - натяжное устройство;

26 - гидромотор ленточно-цепного транспортера 1;

27 - направляющий аппарат;

28 - каркас пилы;

29 - пила;

30 - гидромотор;

31 - устройство крепления подъемного гидроцилиндра;

32 - система гашения колебаний;

33 - основание;

34 - механизм гашения колебаний.

Устройство, находящееся на средстве транспортировки, состоит из расположенной на основании 33 (фиг. 1), выполненном из профильной стальной трубы, пространственно-ориентированной рамы 3, которая содержит ленточно-цепной транспортер 1 и шнеко-фрезерный скиммер 6. Рама 3 выполнена с возможностью подъема в транспортное (нерабочее) положение и опускания в рабочее положение с помощью гидравлических цилиндров 4. Устройство содержит емкость плавления 5 и защитный кожух 2 с установленной в него гидростанцией и пультом управления (на чертеже не показаны).

Емкость плавления 5 (см. фиг. 3) предназначена для плавления собранного замазученного льда и состоит из корпуса 8, крышки 9, скребка 10, защитной сетки 14 и насоса 15. Емкость соединена с нагревательным узлом 11, расположенным на основании 33, с помощью трубок с теплоносителем 12, покрытых утеплителем 13. Трубки с теплоносителем заведены внутрь емкости плавления 5 и расположены по днищу. В емкости установлена решетка для защиты трубок с теплоносителем от повреждения льдом, который падает с транспортерной ленты 7.

Шнеко-фрезерный скиммер 6 состоит из корпуса 16 (см. фиг. 4), гидромотора 17, фрезы 18 и, при необходимости, пилы для торосов (см. фиг. 6). Фреза 18 представляет собой пустотелую трубу диаметром 210 мм с двумя хвостовиками для закрепления в подшипниковые узлы и наваренными зубьями на его поверхность.

Ленточно-цепной транспортер 1 (см. фиг. 5) представляет собой цепной лопаточный конвейер, который состоит из корпуса 19, транспортерной ленты 7, нижнего кожуха 20, планки 21, цепи 22, приводного вала 23, подшипников 24, натяжного устройства 25, гидромотора 26 и направляющего аппарата 27 (лопаточный механизм).

Планка 21 транспортера 1 представляет собой металлическое основание, прикрепленное шарнирно к цепи 22, на основании закреплена резиновая лента (на чертеже не показано).

Направляющий аппарат 27 представляет собой две шарнирно закрепленных лопатки, вращающиеся вокруг оси. Они необходимы для продвижения срезанного скиммером 6 льда (шуги) в область планок 21 транспортера 1.

Для работы в условиях неровного льда устройство содержит пилу 29 для торосов (см. фиг. 6), расположенную на каркасе 28, снабженном гидромотором 30, устройством крепления подъемного гидроцилиндра 31 и системой гашения колебаний 32. Каркас представляет собой цельносварную металлическую конструкцию, изготовленную из профильной трубы 60×60×5, состоящую из двух частей, шарнирно соединенных между собой. Пила 29 представляет собой ленточную пилу с приводом с одной стороны и шириной зуба не более 5 мм. Скорость вращения пилы варьируется в зависимости от необходимых параметров, но ограничена по гидромотору - 1000 об/мин. Система гашения колебаний 32 представляет собой пружинную подвеску с центральной осью, служит для поджимания пилы ко льду, а также при необходимости дает рабочий люфт для предотвращения залома рамы.

Создание необходимой прижимной силы обеспечивается за счет следящей системы гидравлики.

Для обеспечения устойчивой работы в ледовых условиях предусмотрен механизм гашения колебаний 34, он также позволяет работать на неровной поверхности. Величина максимального перекоса шнеко-фрезерного скиммера составляет 10°.

Устройство работает следующим образом.

До начала работы оператор включает прогрев системы, чтобы теплоноситель в трубках 12 достиг рабочей температуры. Для уменьшения теплопотерь предусмотрен теплоизолирующий кожух для всех труб 13, которые идут вдоль основания 33 от нагревательного узла 11 с нагревательными элементами (ТЭН). Оператор МКН разворачивает раму 3 при помощи пульта управления, установленного в защитном кожухе 2 и гидроцилиндров приводной рамы 4. После разворачивая рамы 3 комплекс готов к работе. Фреза 18 заглубляется в лед на 20 мм и при дальнейшем перемещении в продольном направлении срезает замазученный слой льда. Ширина полосы срезания льда 1296 мм; скорость вращения фрезы не более 300 об/мин. После дробления лед попадает на направляющий аппарат (лопаточный механизм) 27, который направляет его на ленточно-цепной транспортер 1. По ленте 7 лед транспортируется в емкость плавления для хранения и плавления шуги. Гидромотор 26 вращает вал 23 со звездочкой и цепью 22. На цепи 22 расположены планки 21, которые продвигают шугу.

После полной переплавки собранного льда в емкости плавления 5, оператор комплекса подключает стороннюю емкость к насосу 15 и производит раскачку нефтяно-водяной смеси. При необходимости данный цикл повторяется.

Изобретение относится к области охраны природы, в частности к очистке поверхности льда, покрытого нефтепродуктами с возможностью вмерзания, и может применяться для оперативной ликвидации последствий техногенных аварий, связанных с разливом нефти на ледовой поверхности. Технический результат заключается в повышении эффективности сбора нефтепродуктов в широком диапазоне температур эксплуатации (от плюс 40°С до минус 40°С). Для достижения технического результата механический кормовой нефтесборщик, содержащий расположенное на средстве транспортировки основание, на котором закреплено подъемное устройство, соединенное со скиммером, и выполненное с возможностью подъема в транспортное положение и опускания в рабочее положение с помощью гидравлических цилиндров, согласно изобретению, он дополнительно содержит закрепленную на основании емкость плавления с расположенными в ней по днищу трубами с теплоносителем, защищенными решеткой, ленточно-цепной транспортер с лопаточным механизмом, один конец транспортера соединен со скиммером, а другой конец выполнен с возможностью подачи срезанного замазученного льда в емкость плавления в рабочем положении, при этом скиммер представляет собой шнеко-фрезерное устройство для срезания замазученного льда. Механический кормовой нефтесборщик может дополнительно содержать пилу, горизонтально расположенную на каркасе, имеющем элементы крепления к шнеко-фрезерному скиммеру и гидравлическому цилиндру, при этом каркас снабжен гидромотором и системой гашения колебаний. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Механический кормовой нефтесборщик, содержащий основание, на котором закреплено подъемное устройство, соединенное со скиммером, и выполненное с возможностью подъема в транспортное положение и опускания в рабочее положение с помощью гидравлических цилиндров, отличающийся тем, что он дополнительно содержит закрепленную на основании емкость плавления с расположенными в ней по днищу трубами с теплоносителем, защищенными решеткой, ленточно-цепной транспортер с лопаточным механизмом, один конец транспортера соединен со скиммером, а другой конец выполнен с возможностью подачи срезанного замазученного льда в емкость плавления в рабочем положении, при этом скиммер представляет собой шнеко-фрезерное устройство для срезания замазученного льда.

2. Механический кормовой нефтесборщик по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит пилу, горизонтально расположенную на каркасе, имеющем элементы крепления к шнеко-фрезерному скиммеру и гидравлическому цилиндру, при этом каркас снабжен гидромотором и системой гашения колебаний.