Установка для очистки водоема от плавающих загрязняющих веществ Советский патент 1993 года по МПК E02B15/10 

Изобретение относится к средствам очистки водоемов от плавающих загрязняющих веществ, в частности, от нефти и нефте- шламов, принцип действия которых заключается в ограничении загрязненного участка водоема плавающим гибким заграждением, увеличении толщины слоя загрязняющих веществ путем уменьшения площади, ограниченной заграждением за счет вытягивания одного из концов заграждения и одновременном откачивании загрязняющих веществ с поверхности огороженного участка водоема.

Цель изобретения/упрощение эксплуатации при использовании нежесткого заграждения, которое может быть собрано в жгут, а также при расположении рамы на необорудованном берегу водоема.

Нафиг.1 изображена установка для очистки водоемов от плавающих загрязняющих веществ; на фиг.2 - приемное устройство установки; на фиг.З - конструкция канатно- ведущей лебедки; на фиг.4 - конструкция ленточного заграждения со съемными блоками поплавок-груз ; на фиг,5- блок поплавок-груз ; на фцг.б --вариант выполнения блока поплавок-груз , используемого при механизированном отсоединении блоков от ленты заграждения..

Установка для очистки водоемов от плавающих загрязняющих веществ содержит установленную на берегу 1 водоема 2 раму Зс регулируемыми по высоте опорами 4, размещенный в водоеме 2 бочкообразный барабан 5, установленный в кассете 6, механизм установочного перемещения барабана 5 в положение, соответствующее глубине расположения заграждения 7 в воде, включающий приспособление для подъема-опускания кассеты 6, выполненное в виде двух одинаковых размещенных друг над другом в параллельных плоскостях треугольных ферм 8, основания которых шарнирно закреплены на раме 3, а к вершинам шарнирно крепится кассета 6, и установленную на раме 3 лебедку 9, трос 10 которой переброшен через шкив 11 стрелы 12 и связан с кассетой 6, привод для вытягивания заграждения 7, выполненный в виде канатно-веду- щей лебедки 13, и съемную катушку 14 для намотки собранного в жгут 15 заграждения 7 с приводом ее вращения (не показан). На кассете 6 установлены три жгутообразую- щие ролика 16, служащие для сбора заграждения 7, поверхность которого деформирована бочкообразным барабаном 5, в жгут 15 и перегиба этого жгута 15 в нужном направлении, обеспечивающем его направление на барабаны 17 канатно-веду- щей лебедки 13. На кассете 6 крепится приемное устройство, включающее две установленные с возможностью поворота на валу 18 бочкообразного барабана 5 пластины 19, две установленные в пластинах 19 посредством валов 20 вертикальные цилиндрические щетки- 21, и связывающую бочкообразный барабан 5 и щетки 21 цепную передачу 22, обеспечивающую вращение щеток 21 в направлении, противоположном движению ленточного заграждения 7.

Вытягиваемый конец заграждения 7, .пропущенный между щеток 21, через бочкообразный барабан 5, жгутообразующие ролики 16 и канатно-ведущую лебедку 13, закреплен на съемной катушке 14. Барабаны 17 канатно-ведущей лебедки 13 имеют направляющие канавки 22 и связаны между собой паразитйыми шестернями 23.

Гибкое плавучее ленточное заграждение 7 должно в рабочем состоянии быть натянутым в поперечном Направлении и находиться в воде на заданном уровне в положении, близком к вертикальному для надежного ограничения очищаемого участка и исключения перетекания загрязняющих веществ через его верхний и нижний края. В другой стороны для вытягивания и намотки заграждения pifp должно иметь возможность собираться в жгут. Для удовлетворения этим двум условиям заграждение 7 выполнено в виде ленты 24 из непроницаемого материала и жёстких блоков 25 поплавок-груз, прикрепленных к ленте 24 с возможностью отсоединения от нее при вытягивании заграждения 7. Каждый блок 25 состоит из жесткого стержня 26, к которому крепятся поплавок 27. груз 28 и узлы крепления к верхнему и нижнему кра- 0 ям ленты 24, выполненный в виде двух ориентированных в противоположные стороны крюков 29 и 30. Лента 24 в местах крепления блоков 25 выполнена с силовыми поперечными элементами 31 в виде отрезков упругих строп, на концах которых прикреплены кольца 32, служащие для зацепления с крюками 29 и 30. Расстояние,, между кольцами 32 должно быть несколько меньше, чем расстояние А между крюками 29 и 30 для обеспечения надежной фиксации блоков 25 на ленте 24 за счет сил упругости элементов 31. С другой стороны удлинение элементов 31 при прикреплении блоков 25 не должно превышать предельно допустимого AL для материала стропы.

Для механизированного отсоединения блоков 25 от ленты 24 при вытягивании заграждения 7 верхний крюк 33 (фиг.6) устанавливается на стержне 26 посредством шарнира 34 и выполняется в виде двуплече0

5

0

5

0

5

5

0

5

го рычага, верхнее плечо 35 которого выступает за верхний конец стержня 26. При этом на верхней пластине 19 приемного устройства установлен нажимной элемент 36, служащий для взаимодействия с верхним плечом 35 крюка 33, который имеет возможность поворота и сброса верхнего кольца 32 ленты 24.

В состав описываемой установки входят также непоказанные на чертеже средства для откачки загрязняющих веществ с поверхности огражденного заграждением 7 участка водоема 2. Их конструкция не является предметом данного изобретения. В качестве таких средств могут быть использованы технические средства, применяемые при сборе нефтепродуктов и других загрязняющих плавающих веществ с поверхности водоемов.

Описываемая установка.для очистки водоемов от плавающих загрязняющих веществ работает следующим образом. С помощью заграждения 7 ограничивают очищаемый участок водоема 2. Если очистке подвергается небольшой водоем, то заграждение 7 может быть поставлено непосредственно с берега 1 водоема 2. Для этого разматывают ленту 24 заграждения 7 из транспортного положения (на катушках 14) на берегу вокруг водоема 2. При необходимости увеличивают длину заграждения 7 сращивая куски ленты 24. Затем крепят к ленте 24 балки 25 поплавок-груз вводя нижние крюки 30 в кольца 32 ленты 24, а верхние крюки 33 (или 29) растягивая силовые элементы 31 - в верхние кольца 32. При этом блоки 25 надежно крепятся к ленте 24. Затем заграждение 7 в собранном виде опускается в водоем 2 вдоль берега 1. Под действием блоков 25 оно принимает вертикальное положение и надежно ограничивает очищаемую акваторию. При очистке больших водоемов заграждение 7 может ставиться с любого плавсредства, оборудованного для хранения катушек 14 и блоков 25. При этом очистка водоема может производиться по частям за несколько приемов.

После ограждения очищаемого участка водоема 2 необходимо сконцентрировать загрязняющие вещества в месте сбора средства для откачки загрязняющих веществ с поверхности огражденного участка (не показаны). Это достигается за счет уменьшения площади участка, ограниченного заграждением 7. Один из концов заграждения 7 неподвижно закрепляется на берегу 1 вблизи места сбора загрязняющих веществ. Там же устанавливаются и средства для вытягивания заграждения 7. При помощи регулируемых опор 4 рама 3 устанавливается на берегу 1 горизонтально,

Кассета 6 с бочкообразным барабаном 5 с помощью лебедки 9 устанавливается на 5 уровне поверхности воды. Параллельное закрепление треугольных ферм 8 обеспечивает вертикальную ориентацию оси барабана 5 при установке кассеты 6 на заданную глубину. Благодаря этому до попадания леиточ0 ного заграждения 7 на барабан 5 оно не деформируется и процесс стягивания пятна загрязнения происходит в условиях, оптимальных для поддержания вертикального положения ленты 24 заграждения 7.

5 Далее включается лебедка 13 и начинается процесс вытягивания заграждения 7, Для того, чтобы описываемое заграждение могло быть собрано в жгут от него должны быть отсоединены блоки 25 поплавок0 груз. Это может делаться вручную, например, с лодки, т.е. скорость вытягивания заграждения 7 весьма незначительна (до 15-25 м/час.). В случае использования блоков 25, изображенных на фиг.6 они могут

5 отсоединяться от ленты 24 автоматически при взаимодействии верхних плеч 35 крюков 33 с нажимным элементом 36, уст; нов- ленном на приемном устройстве, Отсоединенные блоки 25 скапливаются в

0 водоеме 2 с внешней стороны заграждения 7 рядом с приемным устройством. По мере их накопления они вынимаются из еоды и складируются. Лента 24 без блоков 25 теряет жесткость в поперечном направлении -л

5 попадает на бочкообразный барабан 5. На .бочкообразном барабане 5 поверхность ленты 24 конусообразно деформируется, что облегчает ее стягивание в жгут 15 на роликах 16. Вытягивание жгута 15 осущест0 вляется с помощью канатно-ведущей лебедки 13 (разновидность шпилевой лебедки), принцип действия которой основан на использовании сил трения жгута 15 и канавок 22 барабанов 17 лебедки 13. При этом пер5 воначальное тяговое усилие (между роликами 16 и лебедкой 13) уменьшается за счет сил трения и растяжения жгутэ 15 по длине барабанов 17 и на выходе - на сбегающем, конце жгута 15 (между лебедкой 13 и катуш0 кой 14) - уменьшается на два порядка. В связи с этим намотка жгута 15 на катушку 14 производится с незначительным натяжением, обеспечивающим плотную, равномерную намотку. Количество канавок 22 на

5 барабанах 17 выбрано из условия снижения натяжения сбегающего конца жгута 15 до 10-20 кг.

После полного заполнения катушки 14 собранной в жгут 15 лентой 24 лебедка 13 и привод катушки 14 останавливаются, нгмотайная на катушку 14 секция заграждения 7 отстыковывается от оставшегося в водоеме заграждения 7 и катушка 14 снимается с установки для транспортировки к новому месту использования. После установки но- вой катушки 14 и закрепления на ней свободного конца ленты 24 установка продолжает работу до полного вытягивания заграждения 7.

Вытягивание заграждения 7 приводит к увеличению толщины слоя загрязняющих веществ на ограниченной заграждением 7 части водоема 2. По достижении требуемой толщины этого слоя включаются средства для откачки загрязняющих веществ с повер- хности огражденного участка, которые обеспечивают транспортировку собранных загрязняющих веществ в накопительную емкость (на чертеже не показана). Работа средств откачки поддерживает толщину слоя загрязняющих веществ на заданном уровне, исключающем перетекание загрязняющих веществ через края заграждения 7.

При протягивании заграждения 7 через приемное устройство лента 24 при любом направлении захода заграждения 7 на бочкообразный барабан 5 будет, за счет поворота приемного устройства относительно оси 18, приживаться к поверхности барабана 5, приводя его во вращательное движе- ние. Через цепную передачу 22 барабан 5 передает вращательное движение на цилиндрические щетки 21, находящиеся в постоянном контакте с обеими боковыми поверхностями ленты 24. Вращение щеток 21 в направлении, противоположном движению заграждения 7, обеспечивает отбрасывание от заграждения 7 увлекаемых им крупных плавающих частиц и частичная очистка заграждения 7 от налипших частиц за- трязнения. Такая очистка повышает надежность работы канатно-ведущей лебедки 13. При изменении угла захода заграждения 7 в приемное устройство (под влиянием ветра, течения или других воздей- ствий) со стороны натянутой тяговым усилием ленты 24 на одну из щеток 21 начинает действовать сила, поворачивающая приемное устройство в сторону направления захо- .да заграждения 7. Этим обеспечивается надежный поджим ленты 24 к бочкообразному барабану 5 при любых углах захода заграждения 7, а также надежное взаимодействие верхних плеч 35 крюков 33 с нажимным элементом 36. Крюки 33 при этом будут поворачиваться на шарнире 34 и верхние кольца 32 ленты 24 под действием сил упругости поперечных силовых элементов 31 будут выходить из зацепления с крюками

33. Освобожденные от веса ленты 24 блоки 25 будут несколько привсплывать, При этом нижние крюки 30 выходят из нижних колец 32 ленты 24 и блоки 25 полностью освобождаются от ленты 24 и не препятствуют сбору ленты 24 в жгут 15.

Возможность сбора гибкого ленточного заграждения 7 в жгут 15 обеспечивает возможность расположения средств для вытягивания заграждения 7 на берегу водоема 2, что облегчает их эксплуатацию, обслуживание и транспортировку. Снабжение рамы 3 установки регулируемыми по высоте опорами 4 и крепление кассеты 6 к раме 3 посредством двух параллельных друг другу ферм 8 обеспечивает возможность использования установки на любом необорудованном берегу водоема 2, чем достигается упрощение использования (нет необходимости в значительной предварительной подготовке берега для эксплуатации установки) и универсальность.

Формула изобретения 1. Установка для очистки водоема от плавающих загрязняющих веществ, содержащая гибкое плавучее ленточное заграждение для ограничения очищаемого участка водоема, средства для откачки загрязняющих веществ с поверхности огражденного участка и средства для вытягивания заграждения, включающие установленную на берегу водоема раму, размещенный в водоеме барабан, установленный в кассете с возможностью вращения относительно вертикальной оси, механизм установочного перемещения барабана в положение, соответствующее глубине расположения заграждения в воде, включающий приспособление для подъема-опускания кассеты и установленную на раме лебедку, трос которой связан с кассетой, и привод для вытягивания заграждения, отличающаяся тем, что, с целью упрощения эксплуатации при использовании нежесткого заграждения, которое может быть собрано в жгут, а также при расположении рамы на необорудованном берегу водоема, она снабжена жгутообразующими роликами, расположенными на кассете, и установленной на раме сьемной катушкой для намотки собранного в жгут заграждения с приводом ее вращения, гибкое плавучее ленточное заграждение выполнено в виде ленты из непроницаемого материала и обеспечивающих натяжение ленты в поперечном направлении и создание требуемой плавучести жестких блоков, прикрепленных к ленте с возможностью отсоединения от нее при вытягивании заграждения, барабан выполнен бочкообразным, привод для вытягивания заграждения выполнен в виде установленной на раме канатно-ведущей лебедки, а лента последовательно пропущена через бочкообразный барабан, жгутообразующие ролики, канатно-ведущую лебедку и закреплена на катушке.

2. Установка поп.1,отличающэя- с я тем, что она снабжена регулируемыми по высоте опорами, размещенными по углам рамы, а приспособление для подъема- опускания кассеты выполнено в виде двух одинаковых и размещенных друг над другом в параллельных плоскостях треугольных ферм, основания которых шарнирно закреплены на раме, а к их вершинам шарнирно прикреплена кассета.

3. Установка по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю - щ а я с я тем. что она снабжена приемным устройством, включающим две связанные друг с другом и свободно установленные на валу бочкообразного барабана пластины, две установленные между пластинами с возможностью вращения вертикальные цилиндрические щетки, между которыми пропущена лента заграждения, и связывающую барабан и щетки передачу для вращения

щеток в направлении, противоположном движению ленты.

4. Установка по пп.1-3, отличающаяся тем, что каждый из жестких блоков

содержит поплавок, груз и соединяющий их жесткий стержень с узлами для крепления к верхнему и нижнему краям ленты, выполненными в виде двух ориентированных друг относительно друга крюков, а лента в местах крепления блоков выполнена с поперечными силовыми элементами с кольцами на концах, расстояние L между которыми выбирается из условия

AL,

где А - расстояние между крюками на блоке;

Д| - предельно допустимое удлинение силовых элементов.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что верхний крюк закреплен на стержне шарнирно и выполнен в виде дву- плечего рычага, верхнее плечо которого выступает за верхний конец стержня, а на

верхней пластине приемного устройства установлен нажимной элемент для взаимодействия с верхним плечом верхнего крюка.

Фи г. 2

Риг. 5

Риг 6