RU2190724C2

RU2190724C2 - Device for gathering petroleum products from water surface

Info

Publication number: RU2190724C2
Application number: RU2000118309/13A
Authority: RU
Inventors: О.Г. Дегтярева; В.Н. Гетман; Г.В. Дегтярев
Original assignee: Кубанский государственный аграрный университет
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2002-10-10

Abstract

FIELD: cleaning water basins from oil contamination. SUBSTANCE: device has floating case in form of dish open from beneath where the following components are arranged: pump branch pipe and sensor, cylindrical petroleum product receiving drum with drive and with horizontal axle of rotation which adjoins side wall of case forming passage for flow of petroleum products. Said drum is provided with elastic blades. Wall of case forming oil passage has telescopic insert moving guides. Oscillation source, for example ultrasonic generator is located in dish. Length of oil flow passage and depth of immersion of its leading edge are regulated by motion of telescopic insert over guides. EFFECT: enhanced efficiency; extended range of petroleum products both in viscosity and thickness of layer. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки водных поверхностей от нефти и нефтепродуктов, плавающих на поверхности. The invention relates to a device for cleaning water surfaces from oil and oil products floating on the surface.

Известно плавучее устройство для сбора нефти с поверхности воды, включающее раму с фильтром в донной ее части, нефтеприемник, сообщающийся с плавучей рамой, и приспособление для удаления нефти, причем нефтеприемник установлен в проеме плавучей рамы со стороны сбора нефти и выполнен в виде многолопастного колеса, снабженного независимым приводом, закрытого по торцам дисками и размещенного так, что его ось параллельна водной поверхности и перпендикулярна к направлению транспортирования нефти (А.С. СССР 977566, МКИ Е 02 В 15/04, Б.И. 44, 1982 г.). A floating device for collecting oil from the surface of the water is known, including a frame with a filter in its bottom part, an oil receiver in communication with the floating frame, and an oil removal device, the oil receiver being installed in the opening of the floating frame from the oil collecting side and made in the form of a multi-vane wheel, equipped with an independent drive, closed at the ends by disks and placed so that its axis is parallel to the water surface and perpendicular to the direction of oil transportation (AS USSR 977566, MKI E 02 B 15/04, B.I. 44, 1982) .

Недостатком данного технического решения является примененный неэффективный принцип подачи нефти с поверхности воды в плавучую раму с фильтром посредством динамического напора, создаваемого многолопастным колесом, когда вместе с нефтепродуктами в раму подается значительно большее количество воды, чем нефти. Расположение же уровня нефти в накопителе и водной поверхности, с которой идет ее сбор, в одной плоскости всегда будет являться источником загрязнения водной поверхности. The disadvantage of this technical solution is the applied inefficient principle of supplying oil from the surface of the water to a floating frame with a filter by means of dynamic pressure created by a multi-vane wheel, when a significantly larger amount of water than oil is supplied to the frame together with oil products. The location of the oil level in the reservoir and the water surface from which it is collected in the same plane will always be a source of pollution of the water surface.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство В.М. Пивоварова для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, включающее плавучий корпус и частично погруженный в воду нефтепродуктосборный элемент с приводом и с горизонтальной осью вращения, при этом корпус выполнен в виде открытой снизу, замкнутой по периметру боковыми стенками кюветы, во внутренней полости которой размещены патрубок откачивающего насоса и датчик управления насосом, а нефтепродуктосборный элемент выполнен цилиндрической формы и примыкающим к боковой стенке корпуса со стороны сбора нефтепродуктов с образованием с ней щелевого канала для прохода нефтепродуктов (Патент РФ 2006550, МКИ Е 02 В 15/10, Б.И. 2, 1994 г.). Closest to the proposed invention in technical essence is a device V.M. Pivovarova for collecting oil products from the surface of the water, including a floating casing and a partially oil immersed oil collecting element with a drive and with a horizontal axis of rotation, while the casing is made in the form of an open bottom, closed along the perimeter by the side walls of the cuvette, in the inner cavity of which there is a pump discharge pump and a pump control sensor, and the oil-collecting element is made of a cylindrical shape and adjacent to the side wall of the housing from the side of the collection of oil products with the formation of left channel for oil passage (RF Patent No. 2006550, IPC E 02 B 15/10, BI 2, 1994 YG).

Недостатком этого устройства является строго ограниченный диапазон отрабатываемых нефтепродуктов и низкая эффективность работы из-за того, что Архимедова сила всегда будет противодействовать процессу сбора нефтепленки, при этом нет возможности создания сколько-нибудь значимого динамического напора в проходном канале для увеличения производительности, так как весь он создается только за счет вязкости жидкости и полностью теряется, если скорость вращения барабана превысит предел, за которым натяжение жидкости за счет вязкости не обеспечит сцепление с барабаном, при этом при увеличении скорости вращения барабана наступят такие гидравлические характеристики, когда сопротивление пограничного слоя в щелевом проходном канале может превысить динамический напор и движение нефтепродуктов будет невозможно, а так как по вязкости отрабатываемые нефтепродукты лежат в больших пределах, то убрать их с помощью данного устройства будет невозможно. При этом устройство абсолютно не работоспособно, если перед нефтесборным барабаном скопится даже мелкий мусор, чего избежать в реальных условиях невозможно. The disadvantage of this device is the strictly limited range of refined petroleum products and low work efficiency due to the fact that the Archimedean force will always oppose the oil collection process, while there is no way to create any significant dynamic pressure in the passage channel to increase productivity, since all of it is created only due to the viscosity of the liquid and is completely lost if the rotation speed of the drum exceeds the limit beyond which the tension of the liquid due to viscosity is not both cohesion with the drum, while increasing the speed of rotation of the drum, such hydraulic characteristics will come when the resistance of the boundary layer in the slotted passage channel can exceed the dynamic pressure and the movement of oil products will not be possible, and since the viscosity of the processed oil products lies within large limits, remove them using this unit will be impossible. Moreover, the device is absolutely not functional if even small debris accumulates in front of the oil gathering drum, which is impossible to avoid in real conditions.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы путем расширения диапазона отрабатываемых нефтепродуктов как по вязкости, так и по толщине слоя, при этом дополнительно осуществляется обезвоживание собранных нефтепродуктов, а также повышение надежности работы устройства даже при наличии мелкого мусора. The objective of the invention is to increase operating efficiency by expanding the range of refined petroleum products both in viscosity and in layer thickness, while additionally dewatering the collected petroleum products, as well as increasing the reliability of the device even in the presence of small debris.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для сбора нефтепродуктов с поверхности воды цилиндрический нефтепродуктосборный барабан снабжен эластичными лопастями, а стенка корпуса, образующая нефтепроходной канал, имеет телескопическую вставку, двигающуюся по направляющим, при этом в кювете располагают источник колебаний, например ультразвуковой генератор, для импульсной обработки собранного с поверхности воды с целью обезвоживания. The solution to this problem is achieved by the fact that in the device for collecting oil products from the water surface, the cylindrical oil collecting drum is equipped with elastic blades, and the body wall forming the oil passage has a telescopic insert moving along the guides, while a vibration source, for example, an ultrasonic generator, is placed in the cuvette for pulsed treatment of water collected from the surface for the purpose of dehydration.

Сопоставительный анализ заявляемого устройства с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что цилиндрический нефтепродуктосборный барабан снабжен эластичными лопастями, а стенка корпуса, образующая с нефтепродуктосборным элементом проходной канал, имеет телескопическую вставку, двигающуюся по направляющим, при это для обезвоживания собранных нефтепродуктов в кювете последние подвергаются импульсной ультразвуковой обработке. Снабжение нефтепродуктосборного барабана эластичными лопастями, а стенки корпуса, образующей с нефтесборным элементом проходной канал, телескопической вставкой, двигающейся по направляющим, позволяет повысить производительность устройства по сбору нефтепродуктов, так как теперь продукт будет транспортироваться не тонкой пленкой, а непрерывно объемами, заключенными между стенкой, барабаном и лопастями. При этом такой способ транспорта не боится наличия мелкого мусора на поверхности воды. Если телескопическая часть стенки не выдвинута, то дискретный объем жидкости, захватываемый устройством, будет по глубине соответствовать высоте лопасти, и такая обработка поверхности воды необходима при наличии толщины разлитого слоя нефти, соизмеримой с размером лопасти по высоте. Если же слой нефти меньше, то с целью эффективности работы путем уменьшения поступления воды с нефтепродуктами в кювету осуществляют выдвижение телескопической части стенки до тех пор, пока высота переливающегося слоя жидкости на кромке водослива, образованного выдвигаемой гранью телескопической части стенки, не достигнет толщины слоя нефтепродуктов на поверхности воды, что обеспечит минимизацию воды, поступающей с нефтепродуктами в кювету. Несмотря на это, с целью полного обезвоживания собранного, в кювете располагают источник колебаний, например ультразвуковой генератор, импульсное действие которого позволит решить поставленную задачу и сэкономить время и энергию на последующих операциях. A comparative analysis of the inventive device with the prototype shows that the inventive device is characterized in that the cylindrical oil-collecting drum is equipped with elastic blades, and the wall of the housing, which forms a passage channel with the oil-collecting element, has a telescopic insert moving along the guides, while the latter are used to dehydrate the collected oil products in the cell are subjected to pulsed ultrasonic treatment. The supply of the oil-collecting drum with elastic blades, and the walls of the body, which forms the passage channel with the oil-collecting element, with a telescopic insert moving along the guides, allows to increase the productivity of the oil-collecting device, since now the product will be transported not by a thin film, but continuously by the volumes enclosed between the wall, drum and blades. Moreover, this method of transport is not afraid of the presence of small debris on the surface of the water. If the telescopic part of the wall is not extended, then the discrete volume of liquid captured by the device will correspond in depth to the height of the blade, and such treatment of the water surface is necessary if there is a thickness of the spilled layer of oil that is comparable with the size of the blade in height. If the oil layer is smaller, then in order to work efficiently by reducing the flow of water with oil products into the cuvette, the telescopic part of the wall is extended until the height of the iridescent liquid layer at the edge of the spillway formed by the telescoping side of the telescopic part of the wall reaches the oil layer thickness by the surface of the water, which will minimize water entering the cuvette with oil products. Despite this, in order to completely dehydrate the collected, an oscillation source, for example, an ultrasonic generator, whose pulsed action will solve the problem and save time and energy in subsequent operations, is placed in the cuvette.

На чертеже представлено устройство, разрез. The drawing shows a device section.

Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды включает цилиндрический нефтепродуктосборный барабан 1 с приводом, обеспечивающим направление вращения барабана, указанное на чертеже, и с эластичными лопастями 2, корпус 3, выполненный в виде рамы с заданной плавучестью и образующий с вышеуказанным барабаном 1 нефтепроводной канал 4, длина которого может изменяться за счет телескопической вставки 5, двигающейся по направляющим, кювету 6, замкнутую по периметру, без дна, образованную плоскими стенками рамы. В кювете 6 находятся датчик уровня раздела сред нефть-вода 7, всасывающий патрубок 8 насоса 9 и источник колебаний 10, например ультразвуковой генератор. Вся система может быть навесной как на судне, так и над нефтесборной емкостью, или плавающей посредством понтонов 11, обрамляющих корпус 3, причем во всех случаях системе задается погружение, и центровка таким образом, чтобы барабан 1 был погружен в жидкость приблизительно на высоту эластичных лопастей 2, причем лопасти могут быть выполнены из различного материала и иметь различную форму. A device for collecting oil products from a water surface includes a cylindrical oil-collecting drum 1 with a drive providing the direction of rotation of the drum indicated in the drawing and with elastic blades 2, the housing 3, made in the form of a frame with a given buoyancy and forming an oil passage channel 4 with the above drum 1, the length of which can be changed due to the telescopic insert 5 moving along the guides, the cuvette 6, closed around the perimeter, without a bottom, formed by the flat walls of the frame. In the cuvette 6 there is an oil-water interface 7 level sensor, a suction pipe 8 of a pump 9 and an oscillation source 10, for example, an ultrasonic generator. The entire system can be mounted both on the vessel and above the oil recovery tank, or floating by means of pontoons 11 that frame the body 3, and in all cases the system is set to immerse and center so that the drum 1 is immersed in liquid approximately the height of the elastic blades 2, and the blades can be made of different material and have a different shape.

Устройство работает следующим образом. При вращении барабана 1 с лопастями 2 в направлении, указанном стрелкой, нефтепродукты с поверхности воды дискретно захватываются лопастями 2 и продвигаются по нефтепроходному каналу 4 в кювету 6, образованную корпусом 3. Если толщина слоя нефтепродуктов на поверхности воды равна или больше высоты эластичной лопасти 2, то телескопическая вставка 5 задвинута в корпус по направляющим и устройство работает с максимальной производительностью, которая может регулироваться скоростью вращения барабана и не зависит от свойств нефтепродуктов. Если же толщина слоя нефтепродуктов незначительна, то выдвигается телескопическая вставка 5 и на такую величину, чтобы глубина жидкости над порогом, образованным крайней кромкой выдвигаемой вставки, была бы соизмерима с толщиной разлитого нефтепродукта, тогда нефтепродукт переливается через кромку водослива без воды или при ее минимуме, в нефтепроходной канал 4 и далее также дискретно лопастями подается в кювету 6. Поступившие в кювету 6 вместе с водой нефтепродукты обезвоживаются посредством импульсного действия ультразвукового генератора 10, расположенного в кювете, вытесняют воду из кюветы и заполняют ее до нижнего уровня, отслеживаемого датчиком 7, когда включается насос 9, и через всасывающий патрубок 8 происходит откачивание обезвоженного нефтепродукта до верхнего уровня, в это время в кювету вода поступает снизу, при этом в рабочем или в не рабочем состоянии устройства нефтепродукты, собранные в кювету, отсечены от водной акватории. The device operates as follows. When the drum 1 with the blades 2 rotates in the direction of the arrow, the oil products from the water surface are discretely captured by the blades 2 and advance along the oil passage 4 to the cuvette 6 formed by the casing 3. If the thickness of the oil product layer on the water surface is equal to or greater than the height of the elastic blade 2, then the telescopic insert 5 is pushed into the housing along the guides and the device operates with maximum performance, which can be controlled by the rotation speed of the drum and does not depend on the properties of petroleum products. If the thickness of the layer of oil products is insignificant, then the telescopic insert 5 is advanced and by such a value that the liquid depth above the threshold formed by the extreme edge of the extendable insert is commensurate with the thickness of the spilled oil product, then the oil product overflows over the edge of the spillway without water or at its minimum, in the oil passage channel 4 and further, it is also discrete blades fed into the cuvette 6. The oil products received in the cuvette 6 together with water are dehydrated by means of the pulsed action of an ultrasonic generator a torus 10 located in the cuvette displaces the water from the cuvette and fills it to the lower level, which is monitored by the sensor 7, when the pump 9 is turned on, and dehydrated oil is pumped out through the suction pipe 8 to the upper level, at which time water enters the cuvette from below, when At the same time, when the device is in working or not working condition, the oil products collected in the cuvette are cut off from the water area.

Claims

A device for collecting oil products from the surface of the water, including a floating casing in the form of a cuvette open at the bottom, in which the pump nozzle and its control sensor are located, a cylindrical oil-collecting drum with a drive and with a horizontal axis of rotation adjacent to the side wall of the casing from the side of collecting oil products to form with a channel for the passage of oil products, characterized in that the oil-collecting drum is equipped with elastic blades, and the wall of the housing forming the oil passage channel has a telescopic ical insertion, moving along the guides, wherein the source is located in the cell oscillations, e.g. ultrasonic generator.