Устройство для сбора нефти с поверхности воды в ледовых условиях Советский патент 1982 года по МПК E02B15/04 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть применено для водной поверхности от нефтепродуктов, в частности очистки ее при плавакядем льде и шуге, а также сбора плавающего мусора с поверхности воды. Известно устройство для сбора нефтн с поверзшости воды, включающее корпус с направляющим аппаратом, вихревую камеру, в нижней части которой установлен сепаратор с вал- инеком и винтом внутри, приводной двигатель и устройство для отбора и перекачки отобранной нефти в специальную емкость С1 3 . Недостатком этого устройства явля- ется то, что оно не позволяет качественно и эффективно обеспечить сбор и очистку нефти от волы в ледовых условиях, та как не может собирать нефть, которая облипает вокруг льда, плавает между ним а также не позволяет собрать нефть, впи тавшуюся в поверхностный слой льда. Известно также устройство для сбора нефти с поверхности воды в ледовых уело ВШ1Х, включающее энергетическую установку, направляющий аппарат с направляющим каналом и вихревой камерой, в нижней части которой размещен сепаратор, подающее устройство, под Которым размещена решетка, плавильная камера и емкость для сбора нефти и мусора 2 . Недостатком известного устройства является его неспособность произвсщить работы по сбору нефти с засоренной территории. Цель изобретения - повьЬыение эффектйв-г нсюти сбора и очистки воды и льда от нефти и эффективности плавления льда. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено прессовальной камерой, имеющей коническ)гю форму, на торцовой входной части которой выполнены пJf)ЯмoyIЧ)льныe трапеце1щальные зу.бья, соединенной выходом с плавильной камерой, установленной наклонно к горизонту и выполненной с распылителями горячей воды и с дренажной сеткой разделяющей камеру на две золы - жидкостную, соедшё6язнную с сепаратором, к твердофазную с. поворотным выходным патрубком. Kj.iOMe того, плавильная камера уста- новлена внутри обогревательной камеры, которая имеет подвод выхлопных газов о-т энергетической установки устройства. При этом падающее устройство может быть выполнено в виде размещенного поперек направляющего канала шнека, вы ходная часть которого размеидена в прессовальной камере, выполнена с перемен- иым шагом и имеет перед входом в нее на внешней винтовой поверхности зубья, На фиг, 1 схематично изображено устройствОз в плане; на фиг. 2 - разрез А А на фиг, 1; на фиг, 3 - конструкция плавильной камеры, продольный разрйз; на фиг 4 - узел 1 на фиг, 2, Устройство имеет корпус 1, выполнен ный в виде корпуса судна. В носовой час ти корпуса 1 установлен направляющий аппарат 2, выполненный заодно с корпусо 1, состоящий из двух направляющих кана лов 3 и двух вихревых камер 4, располо женных симметрично относительно ральной обтекаемой объемной стенки 5, разделяющей направляющий аппарат 2 на две симметричные части. В нижней части вихревой камеры 4 установлен jviHorO ступенчатый сепаратор 6, внутри которог установлен вал-шнек 7 с винтом 8, приводимый во вращение приводнь№л .двигате™ лем 8 и установленный на палубе корпу- са 1, На входе в направляющий аппарат 2 поперек оси напраачяющих каналов 3 установлены два шнека 10, выполненные на кси-щах с переменным шагом. Одним из своих концов щнеки 10 крепятся к валу редуктора 11 с приводным двигателем и расположенной на палубе объемной обтекаемой стенки 5, а другим своим КОНЦОМ, выполненным с перемейньщ шагом, входят в конические прессовальньхе камеры 12, выполняющие одновременно и роль опорного подщипника, Прессоваль- ная камера 12 представляет собой йопьй -конус, внутренняя поверхность когорого соответствует поверхности конца шнека 1О, выполненного с переменным шагом. Торцовая поверхность со стороны вхо да прессовой камеры 12 выполнена зубчатой. Зубья выполневд.1 по форме прямоугольной трапеции и обращены прямым углом противоположно направлению вращения шнека 1О, В поперечном сечении прессовальная камера 12 имеет желооб- разные пазы для предотвращения вращения прессуемого льда и мусора и обеспечения осевого его перемещения, 5 . 4 В районе входа в прессовальную камеру 12 на внешних концах, по периметру винтовой поверхности шнека 10 установле. ны зубья, обращенные к входу в прессовальную камеру 12, Выход прессовальной камеры 12 соединен с плавильной камеройJ.3, вьшолненной в ввде конуса, расширяющегося к выходу и установленного наклонно вверх на корпусе 1 устрой- ства. Внутри плавильной камеры 13 установлены распылители 14 для подвода горячей воды, например отработавшей охдаждающей забортной воды ,из энергети- ческой установки устройства. По нижней наклонной стенке корпуса плавильной камеры 13 установлена дренажная сетка 15, разделяющую ее на две зоны - жид- костную, соединенную с сепаратором патрубком 16, и твердофазную. Корпус плавильной камеры 13 установлен внутри корпуса обогревательной камеры 17, имеющей вход и выход для под- . вода выхлопных газов от энергетической установки устройства, На выходе плавильной камеры 13 (твердофазной зоны) установлен поворот- ньй патрубок 18 с таким расчетом, что выход его обращен за борт или в мусор ный контейнер 19, установленный в корну- се 1, С внутренней стороны направляющего канала 3 вдоль шнека 10 установлена решетка 20, огибающая полукругом в попе речном ( сечении шнек 10 и протягивак щаяся вдоль него на всю ширину направляющего канала 3 и перекрывающая одновременно все проходное сечение направляющего канала 3, Устройство содержит приспособление 21 для забора и перекачки нефти в специальную емкость 22 из воронки 23 вихревой камеры 4, Устройство имеет для регулирования осадка воздушную камеру 24, В корме устройства имеется движитель и энерге- ическая установка. При разливе нефти в ледовых условиях оно разливается по поверхности воды и частично впитывается в поры поверхности льда. Перед сбором нефти устройством крупные льдины измельчают ледоколом. устройство, передвигаясь при помощи двюкителя, достигает места разлива нефти и включает приводной двигатель 9, который, вращая винт 8, заставляет двигаться воду с битым льдом и плавающей не4Йгью (обозначено штрих-пунктирными линиями) в направляющий аппарат 2, По ступая в направляющий канал 3, вода и плавающая на ее поверхности нефть через решетку 2О попадают в вихревую камеру 4, закручивакугся, попадают в сепаратор 6 и разделякггся в нём на составляющие нефть и воду, при вода из сепаратора удаляется винтом 8, а собравшаяся нефть (обозначена сплошной линией) в зо нах меньших скоростей отводится по внутреннему цилиндру сепаратора 6 шнеком 7 в центр воронки 23, образованной внутри вихревой камеры, откуда п{жспособ-п лением 21 отводится - вёмкость 22. Лед и шуга при этом задеркивакугся решеткой 2О и шнеком 10 увлекаются в прессовальную камеру 12, Шнек во врашейие приводится через редуктор 11, усиливающий вращательный , приводным двигателем. Крупные куски льда, не входящие в прессовальную камеру 13 защемляются при помощи зубьев на торцах прессовальной камеры 12 и винтовой поверхностью шнека 10 измельчаются и поступают в прессовальную камеру. Лед попадая в пресс,овую камеру 12, сжимается и измельчается за счет того, что шнек 10 выполнен переменного шага, где осевое усилие достигает до 150 т, а прессовая камера выполнена коническсЛ формы. Измельченный в прессовальной ка мере 12 лед попадает в плавильную каме ру 13, предварительно нагретую выхлопными газами от энергетическсЛ установки устройства, подаваемьпу1и в межстеноч ное пространство обогревательной 17 и /плавильной 13 камеры. Одновременно лед, поступивший в плавильную камеру 13, орошается горячей водой, подводимой, например, от охлазкде ния энергетической установки устройства через распылители 14 (температура да- бортной воды на выходе из теплообмеа- ника охлаждающей воды ДВС составляет 4О-60 С). В результате этого поверк ность льаа под действием температуры в камере и горячей воды оплавляется, превращаясь || нефть «и воду, и вместе с омьшаюшей горячей водой протекает чере дренажную сетку 15 в нижнюю полость плавильной камеры и через патрубок 16 попадает в направляющий: канал 3, откуда попадает в вихревую камеру 4, сепаратор 6 и отделенная в нем нефть отводится в емкость 22. Таким образом, лед в пла&ильмой камере 13 расплавляется не полйостью, а частично и при этом смывается только поверхностньгй слой льда, в котореал находится впитавшаяся в него нефть. . Далее очищенный от нефти авд. из плавильной камеры 13|ПО мере поступления его в камеру 13 выталкивается через поворотный патрубок 18 за борт, который предварительно установлен в это положение. Устройство одинаково надежно работает и в условиях, если поверхность воды засорена мусором и нефтью. В этом положении устрсЛство работает следующим образом. Выключают подачу горячей воды к распылителям 14 плавильной камеры 13, а поворотный патрубок 18 поворачивают к мусорным контейнерам 19. Мусор и нефпгь попадают в направляющий аппарат 2 и поступают в направляющий канал 3. Нефть протекает через. решетку 20 в вихревую камеру 4 к сепаратору 6, а мусор увлекается шнеком 1О в прессовую камеру 12, где он под воздействием осевого усилия прессуется, в результате чего происходит отжим впитавшейся нефти и воды, когорая стекает назад и через решетку 2О и попадает в сепаратор 6, а ототжатый от нефти мусор попадает в пла вильную камеру 13, которая в данном случае служит сушильной камерой, так как она обогревается вьсхлопньгми газами энергетической установки. Крупный мусор (обломки, чурки, ящики и т.п.) попадает между зубчатой торцовой поверхностью входа прессовой камеры 12 и зубчатыми торцами, в1штовой псмверхности шнека 1О, защемляется и крсииится зубвями на более мелкие части и попадает в прессовальную камеру 12. По мере заполнения плавильной камеры 13 мусор выталкивается через поворотный патрубок IS мусорный контейнер 19 уже предва-г -рительно подсушенный и практически готовый к употреблению, напрккюр сжиганию в печах и топках энергетических ус- тановок. Устройство может менять свою осадку в зависимости от погодных условий (волнение или спокойная вода) при помощи воздушной камеры 24 путем заполнения ее забортной водой. Например, при спокойной воде нефть, отстаиваясь, располагается по повер шооти воды тсйпсим равномернь1м слоем и для того, чтобы уменьшить до минимума нефггеводяной слой, входящий в направляющий канал 3 и подвергающийся переработке в сепараторе 6, тем самым улучшая качество водьГ от нефти, из воздушной камеры 24 вьггесняют забортную воду, тем самым уменьшая осадку корпуса 1 в толщину нефтеводяного слоя. 758316 При волнении, наоборот, нефть переме шивается с водой и минимально толщину нефтесодержашего слоя следует принимать равной высоте волны. Для этого воздушную камеру 24 заполняют забортной водой $ и увеличивают осадку добиваясь того, бы толшина нефпге водяного слоя в иаправляющем канале 3 соответствовала высоте волны, По сравнению с известными установка-jo ми для сбора нефти с повер шости воды в ледовых условиях предлагаемое устройство универсально, оно может собрать нефть как в ледовых условиях, так ив условиях, когда поверхность воды захлам-15 лена мусором и позволяет качественно убирать последний, получйя при этом подсушенный и готовый, к употреблению За счет того, что при сборе нефти во 20 ладах лед не переплавляется полностью, а только оплавляется его поверхность, насьпценная нефтью и смываемой вместе с ней водой (остальное выбрасывается за борт), получается экономия энергии, затрачиваемой на переплавку льда и улуч шается оперативность использования устройства. Более качественно очищается поверхность воды от нефти за счет того, что нефть, впитавшаяся в лед, отделяется зо полностью, Конструкция устройства проста и нй#. дежна и не требует сложных расчетов ос-. новных его узлов и деталей, позволяет при этом решить задачу сбора разлившейся нефти во льдах с поверхности водое Формула изобретения 1, Устройство для сбора нефти с по- 40 верхности воды в ледовых условиях, вклю 35 3 j8 чающее энергетическую установку, на- правляющий аппарат с направлякндим каналом и вихревой камерой, в нижней части которой размещен сепаратор, подающее устройствОв под которым размешена решет- на, плавильная камера и емкость для ра нефти и мусора, отличаюшеес я тем, что, с целью повьш1ения эффек- тивности сбора и очистки воды и льда от , оно снабжено прессовальной камерой, имеющей коническую форму, на торцовой входной части которой выполнены прямоугольные трапецеидальные зубья. соединенной выходом с плавильной камерой установленной наклонно к горизонту и вьшолненной с распылителями горячей воды и с дренажной сеткой разделякщей камеру на две зоны - жидкостную, соединенную с сепаратором, и тверцофазную с поворотным выходньш патрубком. 2.Устройство по п. 1, отличающее с я тем, что, с целью повышения эффективности плавления льда, плавильная камера установлена внутри обогревательной камеры, которая имеет подвод выхлопных газов от энергетическсй установки устройства,. 3,Устройство по п. 1, отличающееся тем, что йадающее устройство вьшолнено в виде размешенного поперек направляющего канала шнека, выходная часть которого размещена в прессовальной камере, выполнена с переменньм шагом и имеет пе1эед входом в нее на внешней винтовой поверхнсюти зубья, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авто эское свидетельство СССР № 718537, кл, е 02 В 15/04, 1977, 2,Патент США № 4О534О6, кл. Е О2 В 15/О4, 1977,,

0US.J /1 -///К 23 7 8 Фиг 2 6

фиг. ъ

12

J5

13